i

Aktuální číslo:

2019/6

Téma měsíce:

Výboj

Duhová anabáze: Cesta barev do fyziky a psychiky

 |  4. 2. 2019
 |  Téma: Barvy

Co se stane, když se do stejného problému zakousne vynikající vědec a excelentní básník? Newton i Goethe, oba na svém písečku absolutní špičky, vidí stejné věci jinak a dojdou nad nimi k různým výsledkům.

V létě 1665 se čerstvý bakalář svobodných umění Isaac Newton ukryl před morovou epidemií na venkově. Tam během dvaceti měsíců položil základ celému svému dalšímu dílu. Nás ale budou v tuto chvíli zajímat pouze jeho výzkumy optické.

Tajemství světla

Součástí Newtonových studií na Cambridgi byla i astronomická pozorování noční oblohy. Tehdy existovaly pouze dalekohledy čočkové, a ty trpěly některými vadami. Newton se zaměřil na tu, které se říkalo barevná neboli chromatická, protože způsobovala nepříjemný barevný lem obrazů pozorovaných předmětů. Napřed se ji všemožně snažil potlačit, ale nakonec pochopil, že vada nesouvisí s kvalitou čoček, ale se samou podstatou světla a procesem jeho lomu. Začal tedy zkoumat světlo.

Na nejbližším jarmarku si koupil velký skleněný trojboký hranol, který se tehdy používal nejspíš jako hračka či dekorace. Shledal, že podívá-li se přes hranol na slunce, vidí opět jen jeho bílé světlo. A tady nastupuje jedna z legend, kterými je Newtonova osobnost obetkána (kdo by neznal „zákon padajícího jablka“). Jednou se nějak stalo, že škvírou v zavřené okenicí pronikl do místnosti úzký paprsek slunečního světla. Když mu Newton nastrčil do cesty svůj hranol, nestačil se divit: na stěně za hranolem se objevilo duhové prasátko! Newton tento barevný jev nazval „spektrum“ (specto je latinsky „vidím“, proto se spektru v obrozenecké češtině říkalo „vidmo“).

Následovalo období náruživého výzkumu, během něhož si jednou pohlížením do slunce tak podráždil zrak, že musel strávit tři dny v zatemněném pokoji. Jindy si zastrkával ze strany podél očních bulev různé předměty, aby si deformoval čočku a zjistil, jak bude vidět.

 

Newton ve spektru identifikoval sedm hlavních barev, které plynule přecházejí jedna v druhou ­ červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, světle modrou, tmavě modrou (indigovou) a fialovou. Bylo to dělení poněkud umělé, poněvadž chtěl v duze mít magickou sedmičku, aby počet barev ladil s hudební stupnicí. Proto si přimyslel indigovou barvu.

Vznik spektra vysvětloval tím, že bílé světlo se skládá ze světel různých barev, které mají každé trošičku jiný index lomu. Také zjistil, že při průchodu rozloženého světla dalším hranolem se spektrální barvy už nemění. Pokud ale je ten druhý hranol opačně orientovaný (postavený na hlavu), lze spektrum opět složit do původního bílého světla.

Zatímco podle tradičního výkladu z aristotelských časů barvy, které kolem sebe vidíme, vznikají proměnou bílého světla při styku s povrchem každého předmětu, Newton tvrdil, že barvy jsou vlastnostmi světla, ve kterém jsou uloženy v podobě spektra.

Těžko říct, zda Newton znal relevantní práce jiných, kupříkladu náš Jan Marek Marci popsal rozklad světla při lomu už v roce 1648 a ještě před ním René Descartes. Jisté však je, že od Newtona pochází převratná koncepce složenosti bílého světla i termíny spektrum, analýza světlasyntéza světla. (Navíc poznání, že ani barevnou vadu čoček nelze nijak eliminovat, ho přivedlo k práci na dalekohledu zrcadlovém, ale to je jiný příběh.)

Jakkoli měl o svém objevu vysoké mínění, Newton s jeho publikací nikterak nespěchal. Odhodlal se až jako novopečený člen Královské společnosti v Londýně (tím se stal za konstrukci zrcadlového dalekohledu). Článek s názvem Nová teorie světla a barev zveřejnil 19. února 1672 v časopise Společnosti. Už této jeho první vědecké publikaci se dostalo velkého uznání. Koneckonců právě jí se zrodila fyzika barev.

Jak barvy promlouvají k duši

Také Johann Wolfgang Goethe se prosadil už v mládí, když jako pětadvacetiletý právník v roce 1774 vydal román Utrpení mladého Werthera. Ten ho proslavil a zahájil jeho kariéru zakladatele nové sjednocené německé literatury. Všestranný vzdělanec se ale zajímal i o přírodní vědy, především botaniku a geologii; za svého života nashromáždil téměř 18 tisíc nerostných vzorků. (U nás je známá jeho exkurze na vyhaslou sopku Komorní Hůrka v západních Čechách, kterou spolu s proslulým švédským chemikem Jönsem Berzeliem podnikl uprostřed léta 1822 na pozvání českého přírodovědce a zakladatele Národního muzea Kašpara Šternberka.)

Goethovým hlavním neliterárním koníčkem se však staly barvy. Traduje se, že ho k nim přivedl okouzlující pohled na stíny při západu slunce v zasněžené krajině pohoří Harz, kde strávil první polovinu prosince 1777.

Dne 16. května 1810, to už mu bylo přes šedesát, vydal svoje nejobsáhlejší vědecké dílo, více než tisícistránkovou Nauku o barvách. Byl na ni náležitě pyšný: ,,O tom, co jsem stvořil jako básník, si mnoho nemyslím. Velcí a známí básníci byli přede mnou a budou i po mně. Ale že jsem ve svém století jediný poznal pravou podstatu barev, na tom si zakládám.“

Fyzikové však dílo přijali chladně až odmítavě. Proč? Zjednodušeně řečeno, zatímco podle všeobecně uznávané Newtonovy teorie je bílé světlo složeninou mnoha barev a hranol je jen prostředkem k jejímu rozložení, Goethe tvrdil, že hranol coby „zakalené médium" barvu sám vytváří jako specifickou směs světla a tmy. Podle Newtona jsou si barvy ve spektru rovnocenné, podle Goetha existují dvě barvy „první a nejjednodušší“ (modrá a žlutá), tři hlavní (ještě červená) a tři vedlejší (oranžová, zelená a fialová).

Na rozdíl od fyziků, duchozpytci a výtvarníci se Goethovým spisem silně inspirovali. Ono totiž obsahovalo první soustavné psychologické, estetické a morální hodnocení barev a jejich účinku na člověka.

Například o své favorizované barvě Goethe napsal: „Žlutá ­ ve své nejvyšší čistotě ­má povahu jasu a má veselé, pestré a jemně dráždivé vlastnosti... proto je v prostředí ­ať jsou to oděvy, záclony nebo tapety ­ příjemná... Zlato v čistém stavu ­spolu se svým leskem­ dává pojmu této barvy nový význam, význam bohatosti a ušlechtilosti... Takže žlutá barva vyvolává v podstatě teplé a příjemné pocity... Když se díváte přes žluté sklo na smutnou podzimní krajinu, tak se vaše oko osvěží, srdce se rozedme, nálada se rozveselí.“

Goethe byl přesvědčen, že stejně jako mezi tóny v hudbě i mezi barvami existují harmonie a stanovil její pravidla, takže některé barvy se k sobě „hodí“, jiné ne.

(Půvabná je jeho poznámka, že „vzdělanci mívají nechuť k barvám. Může tomu tak být dílem pro slabost jejich zrakového ústrojí, dílem pro nejistotu vkusu, která se ráda utíká k úplné nicotě“.)

Barvy seřadil do šestidílného kruhu, který je jedním z prvních exemplářů diagramu chromaticity, ty v pravé části po směru hodinových ručiček označil za teplé, aktivní, veselé, které nás „ladí do čilosti, živosti, snaživosti“. Na levé straně se nacházejí barvy spíše studené, pasivní, smutné; „ladí nás do neklidného, měkkého a toužebného pocitu“.

(Tady nutno zdůraznit, že tento kruh nemá přímou souvislost se spektrem nebo duhou, kde červená a fialová nemohou sousedit. Rovněž ve fyziologii oka je to trochu jinak: čípky vedle červené a modré registrují jako třetí barvu ne žlutou, nýbrž zelenou.)

Goethe popsal i řadu barevných úkazů takříkajíc mimoděčných. Jeden za všechny: Upřeme-li na chvíli pohled na červený obrazec a odvrátíme pak od něho oči na bílou plochu, objeví se nám na ní týž obrazec, ale průsvitně zelený. Oko si tedy nevědomě vytváří barvu z protilehlé části kruhu, doplňkovou k barvě vnímané; jako by se snažilo vrátit do šedavého klidu, chce se říct.

(Podobné jevy zkoumal Jan Evangelista Purkyně ve své doktorské práci z roku 1819. Goethe ji přijal velmi příznivě, což napomohlo Purkyněho akademické kariéře. Ale i to je jiný příběh.)

Básníkův fyzik

Součástí Goethovy Nauky o barvách je filipika proti Newtonově teorii barev, místy tak ostrá, že se za ni autor později styděl (omlouval ji špatnými nervy z napoleonských válek).

Překladatel nejzajímavější části Nauky, Jan Dostal, v předmluvě píše: „Goethe v této kapitole zjevně překročil meze uměřené vědecké polemiky. Vyjadřuje se tam způsobem, který bychom nenašli nikde jinde v jeho celoživotním díle; jeho text srší jízlivostí, zlobou, ponižováním a znevažováním Newtonovy osobnosti i jeho morálních kvalit."(Johann Wolfgang von Goethe: Smyslově-morální účinek barev, vydalo v roce 2004 nakladatelství Fabula)

Základní příčina takového nepochopení je nabíledni: Newton byl vědec, exaktní vědec odhodlaný pracně hledat skryté vztahy mezi jevy a nálezy potom důkladně ověřovat. Goethe byl básník, romantický básník, přesvědčený, že „pravému básníku je znalost světa vrozená, že k jeho zpodobení nepotřebuje nijak mnoho zkušeností a velkou empirii“ (slovem „empirie“ zde zřejmě mínil výsledky pokusů).

Věda hledá objektivní pravdu, důraz klade na fakta, třebas „ošklivá“. Cílem umění (přinejmenším jeho původní, apollinské části) je vytvářet krásu. Věda skrze poznání nabízí poučení, umění skrze krásu povznáší.

Newton vynalezl diferenciální počet, Goetha diferenciální počet děsil. Newton analyzoval a počítal, přičemž maximálně potlačoval emoce i prožívání, Goethe naopak upřednostňoval jedinečný osobní zážitek a do svých výzkumů záměrně zahrnoval vlastní reakce; proto k jeho optickým pokusům patřilo mimo jiné studium pocitů při pohledu na pestré dámské šaty.

Redukcionista Newton „nevytvářel hypotézy“, holista Goethe se nebál fantazírovat. Rozdíl mezi oběma přístupy nádherně vystihl francouzský fyziolog Claude Bernard: „V umění a literatuře všechno ovládá osobnost. Jde tam o nezávislé výtvory ducha, a to již nemá nic společného se zjišťováním přírodních fakt, při němž nesmí náš duch nic vymýšlet. ... Soudobý básník charakterizoval osobitost umění a odosobnění přírodní vědy těmito slovy: Umění to jsem já, věda to jsme my.“

Newtonovo natahování přírody na skřipec (třeba tím, že světlo nutil procházet štěrbinou) Goethe považoval za svatokrádež, při které příroda,­ podobně jako útrpně vyslýchaný,­ neříká pravdu, ale to, co chceme slyšet.

Ve svém hymnu Příroda (1782) mimo jiné píše: „Miluje iluze. Zahaluje člověka do mlžného závoje a pobízí ho směrem ke světlu. Ty, kteří s ní iluze nesdílejí, trestá jako tyran. Ty, kteří její iluze přijmou, přivine ke svému srdci. Jediným způsobem, jak se jí přiblížit, je milovat ji.“

Jako bytostný romantik hledal v přírodě jakýsi hlubší filosofický obsah. A tak i barvy bral jako jeden ze způsobů, jak oduševnělá příroda chce sdělit něco krásného člověku coby hledači a snad i nositeli smyslu světa. Proti tomu je definice barvy vlnovou délkou či kmitočtem elektromagnetického záření až brutálně nudná...

Otázkou je, zdali vůbec mohou v jedné hlavě harmonicky sídlit vědec i básník na nejvyšší tvůrčí úrovni. Asi stěží. I když určitě řada osobností, které vynikly v jedné oblasti, stíhala druhou alespoň pasivně a kvalitativně. Ale především uměla obě oblasti náležitě oddělit. Claude Bernard, který ve svých vědeckých spisech prokázal i značné estetické cítění, napsal: „Když začnete experimentovat, odložte imaginaci s převlečníkem v šatně, ale jakmile skončíte, nezapomeňte se do ní opět obléci.“ Jak snadno se to řekne!

TÉMA MĚSÍCE: Barvy
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Věda a společnost, Biografie

O autorovi

František Houdek

Ing. František Houdek (*1950) vystudoval Vysokou školu chemicko-technologickou v Praze. Působil v Ústavu jaderného výzkumu v Řeži u Prahy, v Encyklopedickém institutu ČSAV a v Mladé frontě DNES. Je autorem či spoluautorem stovek popularizačních článků a několika knih, např. Jak léčit nemoc šílené medicíny – aneb Hippokratova noční můra (s Janem Hnízdilem a Jiřím Šavlíkem; rec. Vesmír 88, 205, 2009/3), Moudrost vědy v citátech (rec. Vesmír 94, 272, 2015/5) či zatím poslední Od pluhu do senátu a zpátky (s Josefem Římanem).
Houdek František

Další články k tématu

(Ne)barevné vidění hlubokomořských rybuzamčeno

Je velmi obtížné vžít se do světa hlubokomořské ryby. Žijete ve zdánlivě nekonečném trojrozměrném oceánu, kam neproniká téměř žádné světlo a kde...

Barvy nesou nemoc

Lidské hrátky s psími geny přinášejí u psů žádané barevné kombinace, ale i handicapy. Co je zajímavé, líbivé, nemusí být zdraví prospěšné....

Patálie s modrou

Podle dohody barva, podle dohody sladké, podle dohody kyselé, ve skutečnosti jsou jen atomy a prázdno.

Barviva v potravinách: Proč nám to s nimi chutná

Lidé vnímají okolní svět svými smysly. Mezi nimi je nejdůležitější zrak. Ten nám přináší až osmdesát procent vjemů a díky němu vnímáme svět kolem...

Když je modrá zelená: k antropologii barevuzamčeno

Zatímco většina lidí na světě běžně vidí celé barevné spektrum, jazyky se v rozlišení základních pojmů pro barvy různí. Stejné barvě také mohou...

Příběh modrého humrauzamčeno

Humr americký má převážně poměrně nevýraznou, zelenohnědou barvu. Lovci humrů na severovýchodním americkém pobřeží ale velmi dobře vědí, že občas...

Večerní modránkyuzamčeno

Na Zemi se psal 19. květen 2005 a na Marsu se blížil závěr 489. solu od přistání sondy Spirit, když její kamera Pancam zachytila romantické...

Uchováme písemné dědictví pro budoucí generace?uzamčeno

Inkousty i tiskařské barvy, používané v minulosti i dnes, jsou značně nestabilní. Přesto je nanejvýš žádoucí historické i současné dokumenty...

Doporučujeme

Člověk proti sopce: boj o osud města Vestmannaeyjabær

Člověk proti sopce: boj o osud města Vestmannaeyjabær

Petr Brož  |  17. 6. 2019
Před 46 lety se pod nohama nic netušících obyvatel malého islandského ostrova Heimaey otevřelo peklo. Islanďané rozpoutali jednu z největších...
Jak vosy dobývají svět

Jak vosy dobývají svět uzamčeno

Pavel Pipek  |  3. 6. 2019
Vosy jsou pro lidi jedním z nejnenáviděnějších organismů. Zatímco v původním areálu výskytu je jejich špatná pověst nezasloužená, protože v něm...
Hledá se blesk

Hledá se blesk uzamčeno

V chápání elektrických jevů jsme za uplynulých 250 let udělali obrovský pokrok. Úplnému porozumění ale stále vzdoruje záhadné chování obyčejných...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné