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【e科在线论坛】缤纷的色觉中也存在“美的”黄金分割点嘛?
梅西 2016-03-15
导语

本文是广东工业大学“千人计划”专家梁安辉教授在e科青年学者联盟社群”的“e科在线论坛”中关于“色觉中新发现的黄金分割点”精彩内容。在梁安辉教授眼里,色觉中也充满美,而且他也找到了这些美的存在。

编者按:广东工业大学“千人计划”专家梁安辉教授在“e科青年学者联盟社群”的“e科在线论坛”就《生物光学的最前沿进展》题目做了精彩的讲座,本文为报告中“色觉中新发现的黄金分割点”的精彩内容。

图:梁安辉教授

很久以前,人们就已经开始研究了黄金分割点。黄金分割点被誉为最美的比例,比如范冰冰的脸,鼻子就处于下颚和眉毛的黄金分割点上。达芬奇的蒙娜丽莎存在很多黄金分割点等等。最古老的是2400多年前埃及的金字塔就用了很多黄金分割点。在工艺美术和日用品的长宽设计中,采用黄金分割比例能够引起人们的美感,在实际生活中的应用也非常广泛,建筑物中某些线段的比就科学采用了黄金分割,舞台上的报幕员并不是站在舞台的正中央,而是偏在台上一侧,以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播的最好。最完美的人体就是肚脐到脚底的距离/头顶到脚底的距离=0.618;最漂亮的脸庞是眉毛到脖子的距离/头顶到脖子的距离=0.618;

色彩很美,但是你能想到色觉中也存在很多黄金分割点。梁教授就在色觉中发现了许多美的痕迹——色觉黄金分割点。

前人从来没有发现过色觉中也会存在黄金分割点,但是梁教授却在色觉中发现了10多个黄金分割点,正是研究这些色觉黄金分割点导致梁教授发现了耦合器的原理,而且也奠定了统一两种色觉学说的基础。

我们常说的0.618是黄金分割点,但更专业点,0.618只是一阶黄金分割点,还存在更高阶的黄金分割点,二阶黄金分割点是0.618*0.618=0.382,以此类推,可以得到更多的高阶黄金分割点…….

 

什么是美?美不仅是一种艺术,也是一种科学。如何用科学定义美?如何用科学解释美?梁老师对美的科学解释就是“一见钟情”理论,英文就是“Love at first sight”。


为什么会视觉中会存在黄金分割点?梁老师认为视觉中采用黄金分割的直接好处是节能,如目标恰好位于黄金分割点上,眼睛可第一时间发现目标,无需进行更进一步寻找,可节省寻找步骤,减少能量消耗;如目标没有位于黄金分割点上,眼睛则会以黄金分割点两侧区域的黄金分割点作为新目标,直到发现要找的目标为止。节能对动物特别是高等动物非常重要,可减少其食物消耗,有利于动物的生存。

这是人体中视细胞的视感和视锥的吸收曲线。梁教授发现在533纳米和564纳米之间的黄金分割点刚好是人眼强度最敏感的点。533纳米和437纳米之间的黄金分割点刚好是色彩分辨率最敏感的点。

人眼蓝视锥细胞和绿视锥细胞吸收峰值之间的黄金分割点为496纳米、人眼颜色分辨率最好的波长是495纳米、人眼视杆细胞的吸收峰为498纳米,这三个点是非常接近的;梁教授认为这三者吻合的深层原因是快速地发现物体,以及节能。

人眼红视锥细胞和绿视锥细胞吸收峰之间的黄金分割点,与人眼强度最敏感波长555纳米及叶绿素的透射波长峰值基本相一致;所以白天看强度变化的时候,叶绿素的透色波长是555nm,人眼的SNR(信噪比)最大,可以最有效的探索,也最节能。

红视锥细胞吸收峰值波长是564nm,也是绿视锥细胞吸收的黄金分割点。

人眼红视锥细胞和绿视锥细胞对视觉敏感度曲线中所占的权重是也黄金分割点。人眼红视锥细胞和绿视锥细胞对视觉敏感度曲线中所占的权重分布接近0.59:1,这是物理实验。而心理实验是0.64:1。说明心理跟物质很接近,心理对黄金分割点由硬件决定,而不是软件决定。基于此,可以设计机器人,让机器人感受到美,而不是通过软件找黄金分割点。这样就能让机器人有感情。

梁教授还首次发现人眼中央凹相邻视锥细胞为光纤耦合器,一个视锥细胞外纤维部分和内段与相邻的另一个视锥细胞的外纤维和内段部分之间有强烈的耦合,形成一个强耦合区,这类似于光通信系统中广泛使用的波分复用耦合器。

他提出一种新的颜色视觉理论,在颜色三阶段学说的基础上加上了一个新的区——强耦合区,将颜色三阶段学说升级为颜色四阶段学说,认为强耦合区和信息加工区的协同作用对色拮抗的产生有重要的作用,并用相邻视锥细胞为光耦合器理论发现了许多重要现象。

附录:梁安辉教授简介:

梁安辉教授是 “千人计划”国家特聘专家,广东工业大学光学工程学科带头人,光纤通信及生物光学尖端研究院(筹)院长,特聘教授,博导。“千人计划”全国代表大会代表,江苏省千人计划联合会(海智)理事,ICT专委会副主任。

曾在美国、日本、中国(香港)等国家从事尖端的光纤通信及生物光学方面学术及研发工作二十余载。如曾在原贝尔实验室的分部担任资深研究员。曾任南京邮电大学校学术委员会副主任,武邮院光纤国家重点实验室首席科学家(系统和模块), WTD首席科学家(模块)。担任国家“千人计划”,万人计划、863的函评及面试评委,及多个省市级项目评委及评审组长。

有四项重要发明(发现):

(1). 曾设计了世界上首个商用的40G光收发器,产生了3亿多美元巨大经济效益。

(2).在世界上首先提出了新的光脉冲的转换限判据,并发现此判据比传统的海森堡测不准原理更为精确。

(3). 在世界上首次发现发现人眼中央凹相邻视锥细胞为光纤耦合器,统一了争论一百七十多年的两个重要的色觉学说(三原色学说和对立色学说)。 首先在色觉中发现了8个新的黄金分割点,在世界上首次发现了中央凹视锥细胞乃单模光波导。在世界上首次开创了仿生光通信学科。

(4). 1992年在世界上首先提出了经络是光纤的理论,后来被实验部分证实。

曾为数个国际会议的大会主席、技术委员会主席、分部主席。曾获得国家中国侨界贡献奖。入选江苏省“双创人才”;香港中文大学优秀博士论文奖。文章入选中组部宣传千人计划专家的文集《我的中国梦》。应邀接受江苏卫视 “中国梦•我的梦”栏目专访,是该栏目中专访的第一人。

(责任编辑:柏宝红)

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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