위키독:빛과 색

보통 사람이 느끼는 색(왼쪽)과 적록색맹이 느끼는 색(오른쪽).

색은 물질의 속성인가 뇌가 만들어내는 것인가?

개요

 세상에는 흔하게 볼 수 있지만 어떻게 보면 가장 신기한 것이 몇가지 있다. 그 중 한가지가 바로 '색'이다. 언뜻 보면 별 것 아닌것 같지만 색에 대한 수수께끼는 여전히 논쟁의 대상이 되고 있다. 바로 색이라는 것이 물질이 원래 가지고 있는 속성인지 아니면 뇌의 신경회로에 의해 느껴지는 것인지 하는 것이다.

 우리는 눈으로 들어오는 파장의 빛을 색으로 인식하기 때문에 같은 색이라도 조명과 각도에 따라 전혀 다른 색을 보기도 한다. 가장 좋은 예가 바로 몇 년 전 전세계적인 논쟁의 대상이 되었던 금색/흰색, 혹은 파란색/검은색 드레스이다.

완전히 결론이 난 상태이지만 여전히 신기하다.

우리가 색을 인지하는 법

 우리는 물질 자체의 색이 아니라 대부분 반사된 빛을 보고 있다.1 즉 물체가 흡수하고 난 뒤 필요없는 색들을 그 물체의 색이라고 인지하고 있는 것이다. 대부분의 식물들이 초록색 빛을 띠고 있는 것도 초록색을 제외한 다른 빛은 흡수하여 광합성에 이용하고 필요없는 빛인 초록색을 반사한 것이다. 이때 모든 빛을 반사하면 흰색, 모든 빛을 흡수하면 검은색이 된다.

 이렇게 눈으로 들어온 빛은 눈에 있는 광수용체에 들어오게 된다. 이들은 생긴 모양에 따라 원추세포, 간상세포라고 불린다. 

 파일:/api/File/Real/5add8321b01351461011942d

원추 세포(Cone cell). 강한 빛을 감지한다.

간상 세포(Rod cell). 약한 빛을 감지한다.

원추 세포는 또 3가지로 나뉘어 지는데 각 세포들이 강하게 반응하는 빛의 파장이 다르기 때문이다.

• L 원추세포(ρ세포): 450 ~ 700nm의 빛에 민감하며 주로 노란색에서 녹색 사이의 빛에 민감하다. L은 Long의 의미.

　

• M 원추세포(Г세포): 400 ~ 675 nm의 빛에 민감하며 주로 청록과 파랑 사이의 빛에 민감하다. M은 Medium의 의미.

　

• S 원추세포(β세포): 400 ~ 550 nm의 빛에 민감하며 주로 파랑색과 보라색 사이의 빛에 민감하다. S는 Short의 의미

 원추 세포는 이 파장에 대한 정보를 뇌의 후두엽으로 전송한다. 후두엽이 시각을 담당하고 있는 장소이기 때문이다. 또 우리의 뇌는 계층 구조로 이루어져 있어서 각기 담당하는 역할이 모두 다르다. 이 색들은 먼저 V1이라는 가장 위쪽의 영역으로 보내게 된다. 이 영역에는 서로 다른 파장을 비교하는 세포가 있어서 이 파장들을 비교한 뒤 다시 이 정보를 V4로 보내게 된다. V4는 고차원적인 색 메커니즘을 담당하는 계층으로 여기에서 우리가 색이라고 부르는 것이 만들어진다.

같은 파장, 다른 색깔

다양한 색의 파장들.

 눈에 어떤 파장이 들어오느냐가 색을 결정한다. 하지만 원추 세포들간의 비율로 인해 우리가 색이라고 느끼는 감각은 사람마다 다르다.

물론 이것이 빛의 전부는 아니며 보라색보다 파장이 짧아지면 우리 눈에 보이지 않는 자외선(紫外線:Ultra-violet, 보라색의 바깥쪽), 빨간색보다 파장이 길어지면 역시 우리 눈에 보이지 않는 적외선(赤外線: Infra-red, 빨간색의 바깥쪽)이 된다.

 여기서 중요한 것은 세 세포들의 흡수 범위가 다른 세포들과 겹치는 구간이 있으므로 대부분의 색은 두 개 이상의 세포가 반응하게 되고 이 색들의 상대적인 차이를 뇌로 보내게 된다. 이렇게 되면 한 가지 재미있는 일이 벌어지는데 각 원추세포의 개수의 차이에 따라 사람마다 느끼는 색이 다르다는 것이다!

 이것은 우리가 한 번 쯤은 해봤을 게임에서 확연히 드러나게 된다. 바로 색 차이 구분하는 단순한 게임으로 게임 방법은 아주 쉽다. 여러가지의 네모중에서 색이 다른 하나를 골라내면 되는 게임이다.

아주 쉬운 초기 단계.

슬슬 비슷한 색이 등장하기 시작하고

이쯤되면 색이 다른 한 가지를 찾는게 용할 정도가 된다.

 주로 색감을 많이 다루는 미술 영역쪽에 이런 굇수들이 많이 있다고 한다.

 이러한 다른 색 찾기뿐만 아니라 같은 파장의 빛을 보더라도 원추 세포의 비율에 따라 아예 다른 색으로 인지하기도 한다.

 색은 객관적인 것이 아니라 주관적 경험이다. 525nm의 파장만이 객관적 현실이 되며 각자가 느끼는 색은 주관적 현실이 된다.

 똑같은 525nm의 빛을 보는 두 사람이지만 각자 원추 세포 개수에 차이가 있고 또 민감한 정도가 다르므로 서로 다른 색이라고 받아들이게 된다. 지금 525nm의 빛이 무슨 색이냐고 물으면 여자쪽은 초록색, 남자쪽은 청록색이라고 대답할 것이다. 하지만 과연 그럴까?

 지금 우리는 같은 파장이라는 것을 미리 가정하고 다른 색을 주어졌으므로 여자와 남자가 서로 다른색이라고 말할 것이라고 했다. 하지만 이 둘은 평생동안 525nm에 해당하는 빛은 초록색(혹은 청록색)이라고 배워왔으므로 다른 사람이 무슨색이라고 느끼고 있는지 알 방법은 없다. 이들은 평생동안 그래왔던 것 처럼, 자신이 배웠던 대로 청록색(혹은 초록색)이라고 말하게 될 것이다.

 그러니까 각자 XX색이라고 배워왔던 색은 단순히 세포 비율의 차이이므로 '진짜' 색은 아무도 알 수 없는 셈이다. 색은 뇌에서 만들어내는 것이기 때문이다.

거짓 색깔들

TV의 기술자들은 이러한 사실을 잘 이용하고 있다. TV 모니터에서 나오는 노란색은 진짜 노란색일까?

흔히 RGB라고 알려져 있는 삼원색들. Red, Green, Blue의 약자로써 TV모니터는 이 3색만을 이용하고 있다. 빨간빛과 초록빛을 적절히 섞으면 노란색이 만들어진다. 그러니까 우리가 TV를 보면서 노란색이라고 인식하는 색은 사실 빨간색과 초록색의 합성이다.

 그러니까 모니터에서 튀어나오는 색 중에 '객관적'으로는 노란색은 없다. 우리가 느끼기에 노란색이라고 느끼는 색이 있을 뿐이다.

 이러한 거짓색들은 지천에 널려있다. 

흔히 프레데터 비전(Predator vision)혹은 적외선 시야(Infrared vision)이라고 부르는 장면. 물론 우리는 저기에 나오는 색의 이름을 모두 말할 수 있다. 이것은 관객들에게 프레데터의 시야를 보여주기 위한 합성이다.

사람과 벌의 차이. 벌은 자외선을 본다고 알려져 있다. 하지만 '저런식'으로 보인다는 것이지 벌이 저런식으로 보지는 않는다. 당장 흰색, 빨간색, 초록색, 노란색이라고 말할 수 있다. 이 중 자외선에 해당하는 색은 없으며 인간은 결코 벌이 보는 세계를 알 수 없다.

x-ray로 촬영했다는 태양의 사진. 물론 태양은 진짜 x-ray를 내뿜고 있지만 인간은 그 빛을 볼 수 없으므로 진짜 x-ray(만)를 촬영한 사진이라면 아무것도 안 보여야 정상이다. 이는 역시 편의를 위해 색합성을 한 사진이다.

 실제 인간은 빛 중 아주 짧은 파장의 영역만을 볼 수 있으며 이는 우리가 한번도 보지 못한 새로운 색을 상상해보는 것이 얼마나 어려운 일인가를 생각할 수 있다. 우리는 우리의 원추세포가 흡수하는 색만을 볼 수 있기 때문이다.