Işık ve Renk Algımız Nasıldır?

    • KÜLTÜREL BILGi
    • Işık ve Renk Algımız Nasıldır?



      Işık ve Renk Algımız Nasıldır?

      Temelde, ışığın dalga özelliği gösterdiğini ve bir nesnenin renginin, yansıttığı ışık dalgalarının frekansı ile ilgili olduğunu hepimiz lise sıralarımızda duymuşuzdur. Frekans basitçe, birim zamandaki salınımların sayısı şeklinde tanımlanabilir.

      Bir ışık demeti, frekanslarına ya da dalga boylarına göre sıralanırsa, ışık tayfı ya da elektromanyetik spektrum denilen bir grafik elde edilir. Bu grafikte yaygın olarak, metrenin milyarda biri olan nanometre (nm) kullanılır. Bu grafiğin insan gözü tarafından algılanabilen kısmı, yani görünür ışık aralığı, dalga boyu 400 ile 800 nanometre arasında olan dalgalardır. Görünür ışık, tayfın ortalarında yer almaktadır.



      Elektromanyetik spektrum. Gördüğünüz gibi, gözümüzün sınırları aslında çok dar.

      Görünür pencerede, yüksek frekanslı ışık dalgaları mor görünürken, düşük frekanslılar kırmızı görünür. Aradaki frekanslarda turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert şeklindedir. Bazı bilim insanları bu dizilimdeki renklerden fiziksel renk olarak bahsederler, çünkü renk kavramının insan algısına bağlı olmadan, ışığın fiziksel özelliklerine ait bir kavram olduğu söylerler. Peki, gerçekten de renkler insan algısına bağlı mıdır?
      Renk
      Görsel 2

      Yandaki görseli daha önce görmüşsünüzdür, İngilizcedeki red, green, blue; yani kırmızı, yeşil, mavi kelimelerinin baş harflerinden RGB ismini alan bir renk uzayıdır. Bu renk uzayında kırmızı ile yeşil ışıkların kesişim bölgesi sarıdır. Düşününce, bu oldukça tuhaf bir durumdur. Çünkü, aslında ışık dalga özelliği gösterdiğinden iki ayrı frekans birbiriyle etkileşmez. Sarı olarak görünen bu bölgede, biri kırmızı frekanslı, biri de yeşil frekanslı olmak üzere iki farklı tür ışık dalgası bulunur. Görselde sarı ışık yoktur. Yani, there is no spoon

      Peki, nasıl oluyor da sarı ışığı görebiliyoruz? Bu durumu anlayabilmemiz için biyolojiye danışmamız, insan gözünün ışığı nasıl algıladığına bakmamız gerekir. Işığı, retina denilen ve göz küresinin arkasını kaplayan incecik hücre katmanlarında algılarız. Retinada iki farklı tür ışık algılayan hücreye odaklanacağız: rodlar ve koniler.

      Gözümüzün (solda) ve retinanın (sağda) yapısı.

      Türkçede basil veya çubuk hücreler olarak adlandırılan rodlar, düşük ışık koşullarında renksiz görüş için kullanılır ve bunlardan tek çeşit vardır. Koni hücreleri ise, renkli görüş için kullanılır; 3 çeşittirler ve kabaca karşılık geldikleri renkler, kırmızı, yeşil ve mavidir.

      Bir renk gördüğümüzde, her koninin kendi ayrık iletisini beyne gönderdiğini söyleyebiliriz. Ama sarı frekanslı ışık gözümüze geldiğinde sarıyı iletmek için özel bir konimiz yok. Sarı biraz yeşile biraz kırmızıya yakın, bu yüzden, yeşil ve kırmızı koni hücreleri beyne aynı zamanda sinyal yollarlar. Görsel 2’deki gibi, kırmızı ile yeşil ışığın aynı anda var olması da, kırmızı ile yeşil konileri eş zamanlı titreştirmenin diğer bir yoludur. Burada önemli olan beynimizin aynı sinyali almasıdır.

      Gördüğünüz ışığın sarı frekanslı ya da, yeşil ile kırmızı frekansların birlikte olduğu bir ışık demeti olması önemsizdir. Her iki durumda da aynı koni hücrelerimiz titreşir ve beynimiz ışığı sarı görür.

      Sonsuz çeşitlilikte fiziksel renk vardır ama bizim koni hücrelerimiz sadece üç çeşit olduğundan, bu rengin doğru karışımları ile beynin herhangi bir rengi gördüğünü düşünmesi sağlanabilir. İşte insan gözünün bu özelliğini kullanıp televizyon üreticileri televizyonunuza sonsuz çeşitte renk koymak yerine, sadece üç rengi koyarlar ve size doğru karışımın yollanmasını sağlarlar. Boya sektörü de bu yöntemle çalışır: Duvardan yansıyan ışıktaki frekansları doğru oranlarla değiştirirsek duvarın istediğimiz renk olmasını sağlayabiliriz. Sadece bir duvarın rengini değiştirme işleminde bile sayısız bilimsel basamak vardır.



      Cisimlerin kendilerine özgü yapıtaşları, kimyasalları, atomları bulunur. Bu nedenle ışık bu cisimlere ulaştığında yapılarından dolayı ışığın bazı dalga boylarını emerler, bazılarını ise geri yansıtırlar. Geri yansıtılan dalga boyu da ışık spektrumunda hangi renge denk geliyorsa cisim o renkte görünür. Örneğin bir muz ortalama 570 nanometre dalga boyundaki ışığı emmez ve geri yansıtır, bu dalga boyu da spektrumda sarı renge ait olduğundan dışarıdan muzu sarı renkte görürüz.

      Daha da derine inelim, neden 500 nanometre değil de 570 nanometre dalga boyuna sahip ışığı yansıtıyor muzlar? Bunun cevabı da önceden de söylediğimiz gibi muzun yapısındaki atomlar, moleküller ve salgılanan muza özgü kimyasallar. Kuantum teorisine kadar inmek gerekirse, cisimler elektronlarının enerji seviyesini yukarıya çıkaracak foton paketlerini emerler. Bu eylemin gerçekleşmesi için bu foton paketlerinin belli bir enerji seviyesine sahip olması gerekir; ne biraz az, ne biraz çok, net ve kesin bir enerji seviyesi. İşte atomdan atoma, molekülden moleküle değişen bu enerji seviyesine uymayan, bu nedenle emilmeyen ve geri yansıtılan dalga boyu da cisme rengini verir.

      Her rengin farklı bir dalga boyutu var demiştik, gereksiz bir detay olduğu için burada vermiyoruz. Gördüğümüz renkler arasında en düşük dalga boyuna mavi rengin, en büyük dalga boyuna ise kırmızı rengin sahip olduğunu söylesek yeterli. Daha detaylı bilgiyi "Işık spektrumu" başlığı altında mini bir araştırma yaparak bulabilirsiniz.



      Bunun nedenini de aslında açıkladık; her cismin kendine özgü bir yapısı var ve bu nedenle farklı dalga boylarını geri yansıtıyorlar. Hangi dalga boyunu yansıtıyorlarsa da o renkte görüyoruz. Tek bir renk görmemiz için bütün cisimlerin aynı yapıya, aynı atomlara, aynı şekilde dizilmiş moleküllere ve aynı kimyasallara sahip olması gerekirdi.

      İşte zurnanın zırt dediği yere geldik. Bu soru kesin olarak yanıtlanması imkansız sorulardan biri diyebiliriz. Örneğin sarı rengi aslında kırmızı olarak gören biri olsun. Bu kişi muza baktığında kırmızı renk görüyordur, ancak büyürken muzun renginin sarı olduğu öğretildiğinden aslında kırmızı olarak görmesine rağmen o rengin adının sarı olduğunu düşünecektir. İşin daha da kötüsü, ne yaparsak yapalım o kişinin kendisine sarı adıyla öğretilen kırmızı rengi gördüğünü ispatlamamız mümkün değil.

      Sağlıklı insanlarda durum böyle, ama diğer türlü işler baya kolaylaşıyor. Örneğin renk körü olan insanların bazı renkleri birbirinden ayırt edemediğini, yani yanlış gördüğünü biliyoruz. Dolayısıyla sorunun cevabını bu bakımdan incelersek "Hayır" dememiz gerekiyor, ancak bu cevap sağlıklı bireylerin renkleri aynı şekilde görüp görmediğinin hiçbir zaman anlaşılamayacak olduğu gerçeğini değiştirmiyor.

      Yine de renklerin kültürel ve çevresel etkenlere göre farklı toplumlarda farklı şekillerde algılanması mümkün, örneğin pembe renk bazı kültürlerde ayrı bir renk olarak tanımlanmıyor bile. Bu o insanların pembe rengi kırmızıdan ayırt edememesiyle açıklanabilir, ama elde kesin bir bilgi yok. Bir sonraki soruda detaylı bir inceleme yapacağız bu konuda.

      Olaya başka bir perspektiften bakmak gerekirse; renkleri ayırt etmemizi sağlayan hücreler, görmeyle ilgili bir sağlık sorunu olmayan hemen hemen her insanda aynı düzeylerde bulunduğundan renklerin de muhtemelen aynı şekilde algılandığını da düşünebiliriz.

      Bir diğer açıdan bakmamız gerekirse de kadınların renkleri erkeklerden daha net ayırt ettiği bilinmekte. Kadınlarda renkleri ayırt etmeye yarayan koni hücreleri daha fazlayken, erkeklerde şekilleri daha iyi ayırt etmeye yarayan çubuk hücreleri daha fazla. Bu nedenle bir erkek tarafından fark edilmesi çok zor olan bir renk tonu, bir kadın tarafından rahatlıkla ayırt edilebilir. Dolayısıyla erkeğe normal yeşil olarak gelen bir renk aslında biraz daha açık bir yeşil olabilir, dolayısıyla farklı kişiler tarafından farklı şekilde görünüyor diyebiliriz. Tabii bu durum hala minimal düzeyde, sadece yakın renklerin farklı görülebileceğini gösteriyor. Kırmızıyı mavi görme durumu olabilir mi sorusuna yanıt vermiyor.

      Bunlar dışında bir de tetrakromasi durumu var. Sadece kadınlarda görülebilecek bu durum 3 değil, tam 4 farklı koni hücresine sahip olmayı tanımlıyor. Hal böyle olunca da çok çok daha gelişmiş bir ton ayrımı yapılabiliyor ve normal bir insana aynı gelen iki rengin aslında farklı olduğu fark edilebiliyor. Faydalı mutasyonlara çok güzel bir örnek olan tetrakromasi, bir nevi dünyayı kat kat daha fazla rengarenk görmeyi sağlıyor.

      Özetle bu soru bilim dünyasını en çok meşgul eden sorulardan biri, kötü olansa cevabının hiçbir zaman bulunamama ihtimali.

      Renkler insanlık tarihi boyunca başından beri hep aynı şekilde mi algılanmıştır?

      Bu biraz değişik bir soru. Şöyle ki, insanlık tarihi boyunca kullanılan dillerde renklere ait kelimelerin ortaya çıkışı hep aynı sıralamayı izliyor. İlk önce siyah ve beyazı tanımlayan kelimeler dillere giriyor. Daha sonra tüm dillerde ortaya çıkan ilk kelimeler kırmızı rengi tanımlamaya yönelik. Sonrasında sarı ve yeşil geliyor, dilden dile bu iki rengi tanımlayan kelimelerin çıkış sırası farklılık gösteriyor. Tüm dillerde ortaya çıkan en son renk ise mavi. Şimdi bu ne anlama geliyor? Renklerin sıra sıra oluşmadığını biliyoruz, öyleyse neden her rengin dillere girişi aynı anda değil de uzun yıllar sonucunda sırayla oldu?

      Bunun nedeni aslında basit: Dikkatimizi çekmeyen, gerek duymadığımız renklerin renk olduğunu algılamıyoruz; beynimizde önemsenmiyorlar. Bunu daha iyi anlamanız için renklerin aslında doğada var olmadığını, sadece beynimiz tarafından yaratılmış kavramlar olduğunu söyleyelim. Örneğin renk algısı olmayan bir uzaylı, muza baktığında "Bu sarıdır" demek yerine "Bu 570 nanometre dalga boyunu yansıtıyor" diyecektir ve bir renk farklılığı görmeyecektir. İnsanoğlu için de böyle, mavi renk üzerinden ilerlersek daha açıklayıcı olacaktır. Doğada neredeyse hiç mavi hayvan yok, mavi bitkiler yok, mavi yiyecekler yok. Etrafa bakıldığında kimse mavi ile karşılaşmıyor. Sadece gökyüzü mavi, ama onu da mavi olarak değil, beyaz olarak algılıyorlar. Kimse üzerine odaklanmıyor. Zamanla daha dikkat edildikçe göz ve beyin de kendini buna göre ayarlıyor ve mavinin ayrı bir renk olarak fark edilişi daha net oluyor.

      Bu durumla ilgili Himba kabilesi üzerinde yapılmış popüler bir deney de var.



      Öncelikle bu kabilenin yeşil renkleri tanımlayan bir çok kelimeye sahip olduğu biliniyor. Kabiledekilere 12 adet yeşil renkli kareden oluşan bir tablo gösteriliyor ve farklı olan rengi bulmaları isteniyor. Diğer yeşillerden çok çok az farkla daha açık olan yeşil rengi kabiledeki herkes kolaylıkla, çok hızlı şekilde fark edebiliyor. Aynı tablo kabileden olmayan insanlara gösterildiğinde ise çoğu kişi farklı yeşili ya fark edemiyor, ya da yanlış tahmin ediyor. Peki yeşilin farklı farklı tonlarını tanımlayan bir çok kelimesi olan bu kabilenin farklı yeşili bu kadar hızlı ve kolay fark etmesi tesadüf mü dersiniz? Değil. Bir renk ne kadar çok önemsenir ve o renge ne kadar dikkat edilirse beyinde ve gözde de o rengin ayırt edilmesine ve ön plana çıkarılmasına yönelik gelişmeler gerçekleşiyor.

      Evet. Işık spektrumunda gözle görülebilir renkler çok küçük bir alanı kapsar. Bu alanın dışında X-ray ışınlarını oluşturan dalga boyları, UV ışıklarını oluşturan dalga boyları, kızıl ötesi ışınları oluşturan dalga boyları gibi bir çok farklı alan bulunur. Ayrıca insanlar tarafından görülemeyen bu dalga boylarının bir kısmını görebilen canlılar vardır, dolayısıyla bizim deneyimleyemediğimiz renkleri görmeleri olası.



      Bu soru da akla gelebilecek en ilginç sorulardan biri. Gözlerimizde 3 tür koni hücresi bulunuyor ve bunlar farklı renkleri daha iyi algılama görevlerine sahipler. Bunların birbirleriyle sürekli etkileşim halinde de olduğunu söyleyelim. İşte bu etkileşimi ortadan kaldırabilirsek daha önce görmediğimiz tonlardaki renkleri görebilmemiz mümkün olabilir, ancak şuanki teknoloji ile bu mümkün değil.

      Yine de bir süreliğine normal şartlarda görmenizin pek mümkün olmadığı renk tonlarını görebilirsiniz. Örneğin hemen şimdi bir deney yapalım ve size görüp görebileceğiniz en parlak ve en güzel mavi tonlarından birini gösterelim, neler kaçırdığımızı anlayın:

      Hemen başlıyoruz deneyimize.



      Önce sağ tarafta bulunan mavinin tüm tonlarını içeren görüntüyü biraz inceleyin. Birazdan göreceğiniz renk ordaki en açık maviden bile çok daha parlak olan, adeta ışıl ışıl parlayan bir mavi tonu olacak. Oldukça ünlü olan bu deneyin uygulanışı ise çok basit. Tek yapmanız gereken kırmızı bölgenin ortasındaki beyaz noktaya gözlerinizi en az iki dakika boyunca dikmek (gözlerinizi kırpabilirsiniz tabii arada). Ne kadar uzun süre o noktaya odaklanırsanız göreceğiniz renk o kadar parlak olur, ama iki dakikadan aşağı olmaması ve tamamen o noktaya odaklanmanız önemli, yoksa turkuazın çok az parlak bir tonunu görebilirsiniz. Ayrıca kafanızı ve telefonunuzu hiç oynatmamanız da gerek.

      Yaklaşık 1. dakika dolaylarında kırmızı bölgenin etrafında renk belirmeye başlayacak, ancak siz gözlerinizi beyaz noktadan ayırmayın. En az iki dakikanın geçtiğinden emin olduğunuzda gözlerinizi hala beyaz noktadan ayırmadan kafanızı yavaş yavaş arkaya doğru çekin ve parlak mavi rengin ortaya çıkışını izleyin...

      Şuan muhtemelen az önceki deneyden dolayı bu yazıyı okurken hala mavi bir çember görüyorsunuz, ama olsun. Odaklanmaya çalışın.

      Gece uyurken, dolayısıyla gözlerimiz kapalıyken, ortamda da bir ışık yokken nasıl renkli rüyalar görebiliyoruz? Renkler cisimlerden yansıyan ışıkların gözümüze ulaşmasıyla ortaya çıkıyorsa, gözümüze ulaşan bir ışık yokken nasıl renkler oluşuyor? Bu sorunun cevabı bilim dünyasının hala araştırdığı konulardan. Yine de dilimiz döndüğünce anlatmaya çalışalım.

      Işık gözümüze ulaştığında belli başlı bazı kimyasal reaksiyonlar oluşur ve beyinde ışığın işleneceği bölgeye sinyaller gönderilmeye başlar. Eğer bir noktaya uzun süre bakarsanız gözünüzü kapattığınızda o cismi ve rengi hala gördüğünüzü fark edersiniz, bunun nedeni de tam olarak bu sinyallerdir. Sürekli aynı noktaya bakan göz bir süre sonra sinyal alımını otomatiğe alır ve zayıf ama sürekli sinyaller göndermeye başlar. Gözünüzü kapattıktan sonra bile bu sinyaller gönderilmeye devam eder, bu nedenle bir süre daha renklerin ve cisimlerin bir yansımasını görürsünüz.

      Peki uyuduktan saatler sonra, sinyaller artık kesildiğinde nasıl rüya görüyoruz? Bunun nedeni beynimizde bu sinyallerin iletildiği yollarda, tıpkı bu sinyallere benzer şekilde yeni sinyaller oluşturmamız olabilir, ki bu teori doğuştan görme engelli insanların neden rüya görmediklerini de açıklığa kavuşturabildiği için oldukça mantıklı. Bu insanlar dışarıdan hiçbir sinyal almadıkları için beyinlerinin ilgili kısımlarında da buna benzer sinyaller oluşturulamıyor ve rüyalarında cisimleri veya renkleri görmüyorlar.

      Böylece bu devasa yazının da sonuna geldik, umarız renklerle ilgili aklınıza gelebilecek her şeyin cevabını verebilmişimdiz. Farklı sorularınız veya görüşleriniz olursa yorumlara bırakabilirsiniz, mümkün olduğunca cevap vermeye çalışırız. Başka bir yazıda görüşmek dileğiyle.