很多有關(guān)色彩學(xué)的書都以彩虹開篇，并以此解釋牛頓的色散現(xiàn)象。但僅僅這樣還不夠，因為懷疑一切的人會發(fā)現(xiàn)色散原理和光的三原色明顯“相?！薄Ｈ绻匀还饽芊纸獬善叻N顏色，并且每種單色光都不可再分解，那么電腦屏幕為何只需發(fā)出的紅、綠、藍(lán)三原色就能組成我們眼中的萬千色彩呢？
最早用數(shù)學(xué)公式解釋彩虹和色散原理的人不是牛頓，而是法國哲學(xué)家笛卡爾，他在1637年用玻璃球注水的實驗發(fā)現(xiàn)彩虹其實是光的折射形成的現(xiàn)象，并通過十世紀(jì)的波斯物理學(xué)家伊本-沙爾（Ibn Sahl）發(fā)現(xiàn)的光的折射公式，解釋了彩虹的形成原理。在中國，唐朝道士張志和通過人工造虹實驗，也發(fā)現(xiàn)了彩虹是自然光折射的現(xiàn)象。不過，笛卡爾和張志和都無法解釋自然光為何能分為“七色”。
1665年，牛頓進(jìn)行了著名的棱鏡實驗，并撰文闡釋了他的色散原理。也就是自然光能通過棱鏡分為七種單色光（光譜色），并且這7種單色光結(jié)合在一起又能合成自然光。可是在決定哪些是不可再分解的光譜色時，牛頓犯難了。最初他定義了11種顏色，后來又刪減為7種，以此符合神秘學(xué)上的習(xí)慣：7色光對應(yīng)7音階，一周7日，煉金術(shù)里的7種金屬和7個步驟。
煉金術(shù)的七大步驟
落下、煅燒、溶解、分離、發(fā)酵、蒸餾和混凝
這種定義并不科學(xué)。牛頓分解得到的光譜色并不只有7種，也不只11種，其實是無數(shù)種顏色，因為光譜是連續(xù)的。然而把單色光合為自然光，也不需要7種，只要選擇3種在光譜上具有一定距離的色光就能合成，并且按照不同比例組合還能合成出各種各樣的顏色。因此，七色彩虹只具有文化層面的意義，和物理學(xué)沒有關(guān)系。
色散的結(jié)果是一道連續(xù)光譜
既然隨便選擇三種顏色就能合成各種顏色的光線，為什么我們還要定義光的三原色呢？這是因為我們的眼睛只有紅綠藍(lán)三種感覺色彩的感受器，并且紅綠藍(lán)三色能合成的顏色也最多。
RGB色彩空間在CIE1931色彩空間中的范圍
在上面這張CIE（國際照明協(xié)會）1931年發(fā)布的色彩空間圖中，我們?nèi)我馊∪c，連成三角形后，三角形內(nèi)的所有顏色都能通過這組“三原色”合成出來。并且這組“三原色”光的光強(qiáng)越強(qiáng)，合成的顏色就越耀眼明亮，反之則昏暗渾濁。
七色也能與七大自由藝術(shù)相對應(yīng)
正是由于牛頓的色散實驗并不嚴(yán)謹(jǐn)，也沒有真正揭示色光的組成方式，就讓德國大文豪歌德在一個世紀(jì)后找到機(jī)會反擊。然而歌德的質(zhì)疑卻建立在誤讀的基礎(chǔ)上，我們甚至都懷疑歌德是否認(rèn)真閱讀了牛頓的論文，才做出了相反的實驗結(jié)論。
歌德的色環(huán)：顏色誕生于光明與黑暗的邊界
起初，歌德并不質(zhì)疑牛頓的論述，他滿心歡喜地買來一枚三棱鏡，決心驗證色散理論。他把棱鏡放在窗口，調(diào)好角度，但他看見的只是一塊明亮的光斑而不是七色光帶。這是因為在牛頓的實驗中，射向棱鏡的是一小束光，并且實驗的房間必須是昏暗的。把門窗大敞的歌德當(dāng)然不可能看見光的色散。
于是，他把棱鏡貼在窗棱旁。這一次他的實驗環(huán)境夠暗了。因此他發(fā)現(xiàn)靠近窗外的地方呈現(xiàn)出暖色，而靠近房間的地方出現(xiàn)了冷色。盡管他所處的環(huán)境仍算的上通透，但他卻推出了這樣的結(jié)論，即顏色是光與暗在邊界（也就是窗戶）上相互作用，只有在光明和黑暗的交界處才能產(chǎn)生光的色散現(xiàn)象。
18世紀(jì)的色環(huán)，人們?nèi)栽谟懻摶旧饩唧w有幾種
這種理論其實是亞里士多德理論的翻版，在中世紀(jì)被發(fā)展到頂峰。英國神學(xué)家羅伯特·格羅斯泰斯特（Robert Grosseteste）甚至在他觀察彩虹的實驗中，得出了最接近于現(xiàn)代光學(xué)理論的結(jié)論。在《論彩虹》（De Iris）的附文《論色彩》（De Colore）中，格羅斯泰斯特提出：
色彩能同時誕生于光明和黑暗中，并且所有的色彩都誕生于三種基本的顏色。在光明的例子中，三種顏色共存就是光明，只要其中一種缺失，另兩種顏色就混合成一種間色，直到三種顏色都不存在時，世界一片灰暗。而在黑暗的例子中，三種顏色共存就是黑暗，只要其中一種缺失，另兩種顏色也能混合出一種間色，之道三種顏色都不存在時，世界一片蒼白。
格羅斯泰斯塔的色彩合成原理
三色光組成彩虹七色
事實上，在格羅斯泰斯塔的論文里，他沒有明確指出到底是哪三種顏色是他找到的基本色彩，可是這個模型卻幾乎與現(xiàn)代人認(rèn)為的色彩混合原理基本一致。這是神學(xué)家在色彩學(xué)上走出的最遠(yuǎn)距離。
在這一篇中，我們說明了牛頓色散原理的錯誤之處，指出“光分七色”的概念只是一種文化傳統(tǒng)，并不具有科學(xué)意義。在下一期，我們將解釋靛色為何一度被排除在7色之外，從而差一點我們的彩虹只有6種色彩的原因。
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