原題は『Curiosities of Light and Sight』、著者は Shelford Bidwell です。
例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼。
図版は省略しました。索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
以下、本篇。（ノー・チェックです）
*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「光と視覚の好奇心」開始 ***
光と視覚の不思議。
光と視覚の不思議
シェルフォード・ビッドウェル（修士、法学士、王立協会フェロー）
50点のイラスト入り
ロンドン：
SWAN SONNENSCHEIN & CO., LIMITED
パターノスタースクエア
1899
[7ページ]
序文。
以下の章は、王立研究所、ロンドン研究所、リーズ哲学文学協会、そしてバタシーのカイウス・ハウスの劇場で、非常に異なる階層の聴衆に向けて行われた、互いに関連性のない複数の講演のメモに基づいている。
出版に向けて準備するにあたり、可能な限り体系的な順序で提示することを目的として、内容を再構成しました。加筆や削除は自由に行い、記述した装置や実験を説明するための多数の図を掲載しました。
このように再構成した形でより多くの読者に提供することについて、弁解が必要だとは思いません。エッセイは大部分が大衆的でくだけた性格のものですが、まだ容易に入手できる説明が見つかっていない興味深い事柄を数多く取り上げており、最も初歩的なレベルでさえ[8ページ]部分的には、ある程度の新鮮さをもってこのテーマを扱おうと試みた。
視覚に関連する興味深い主観的現象は、この国では本来受けるべき注目を十分に集めていないように思われる。本書は、これまで部分的にしか探求されてこなかった魅力的な研究分野を、プロ・アマチュアを問わず、実験研究者に示唆する上で、ささやかながら役に立つかもしれない。
[9ページ]
コンテンツ。
ページ。第1章
光と目 1
第2章
色彩とその知覚 39
第3章
眼の光学的な欠陥のいくつか 84
第4章
錯視 130
第5章
視覚の不思議 165
[10ページ]
[11ページ]
図一覧
イチジク。 ページ。
- スリットとスペクトルの画像 12
- 眼の図 24
- アブニーの色斑装置 45
- 部分的に遮断されたスペクトル 49
- ステンシルカード 52
- ヘルムホルツの色彩感覚曲線 72
- ケーニッヒの曲線 73
- 補色用ステンシルカード 77
- 別の形態 79
- 任意の2つのスペクトル色を混合するためのスライド 80
- レンズによる単色光の屈折 87
- 二色光の屈折 89
- 遠くから見た狭いスペクトル 97
- V字型スリットで形成されたスペクトル 103
- ベゾルドによる眼の非無彩色を実証する装置 108
- 乱視の影響を示す交差線 113
- 同じデザインを示す別のデザイン 114
- 星のような光点像 116
- 水晶体の縫合線 117
- 光点の複数の像 120
- 同様に、画像の数が増加している。 122
- スリットを目の前に持った場合も同様です。 123
- 電球のフィラメントの複数の画像 125
- スリットを通して見た同じもの 126-128
[12ページ]25. 長さの錯覚 132 - 別の形態 135
- 別の形態 136
- 別の形態 137
- 別の形態 138
- 傾斜の錯覚 143
- ツェルナーの線 144
- 動きの錯覚を示すスライド 147
- 動きの錯覚 149
- 光の錯覚 152
- 色の錯覚 155
- 真空管を用いた反復視覚の実証 176
- 回転ディスクの場合も同様です 178
- スペクトル色を用いた再帰視覚表示装置 181
- シャルパンティエの「ダークバンド」 187
- シャルパンティエ効果をハンドで表現 189
- 複数の暗い帯 192
- 光照射後の眼の一時的な感覚麻痺 194
- 啓示の期間に伴う視覚的感覚 199
- ベンハムの人工スペクトルトップ 200
- 赤色の境界線のデモンストレーション 205
- 同じ白黒スクリーン 209
- 同じ回転ディスク 210
- 青色の境界線のデモンストレーション 215
- 色彩境界の起源に関する実験用ディスク 217
- 色彩の主観的変換のためのディスク 224
[1ページ目]
第1章
光と目。
現代の科学時代において、光が宇宙空間を伝わる媒体であるエーテルを通して伝達されることは誰もが知っている。このエーテルは、少なくとも最も強力な望遠鏡で見える最も遠い星まで、既知の宇宙全体を満たしており、しばしば非常に矛盾した性質を持つと言われているため、それらを無条件に受け入れることは常に大きな困難を伴ってきた。
エーテルは計り知れないほど希薄なものであり、何百万倍も[2ページ目]私たちが経験する最も完全な真空よりも稀有な存在である。それは天体の運動を何ら妨げず、最も希薄な物質でさえもまるで何もないかのように通過できる。しかし、この同じエーテルは弾性のある固体であり、その歪みに対する抵抗は密度に比べて鋼鉄の約100億倍にも及ぶと教えられてきた。こうして、エーテルが横振動を驚異的な速さで伝播する理由が説明されたのである。
数年前、科学界の著名な指導者が講演の中で、ブルゴーニュ産のピッチの大きな塊を使って、一見相容れないこれらの性質を説明しようと試みた。彼はピッチが硬く、[3ページ]脆いが、彼が言うように、その石板の上に置かれた弾丸は、数ヶ月のうちに沈み込み、貫通するだろう。硬くて脆い塊は、実際には非常に粘性の高い流体なのだ。エーテルは、固体のような剛性を持ちながらも徐々に変形していく点でピッチに似ていると示唆された。実際、エーテルは、約1000億分の1秒で実行される光を伝える振動に対しては硬い固体であり、同時に、1秒間に20マイルの速度でその中を通過する地球のような物体に対しては非常に流動的である。
この例は、もっともらしいものの、たとえエーテル波の周期が必然的に1000億分の1秒以下であると認められたとしても、頑固な心に確信を抱かせるにはほとんど役に立たないだろう。[4ページ]あるいはそのくらいだろう、というのはおそらく真実とはかけ離れているだろう。
しかし、実際には、エーテルの弾性固体理論は、観測光学における最も重要な点のいくつかを一貫して説明することができず、かつて高い地位を占めていたにもかかわらず、今では物理的現実を表しているとはほとんど考えられなくなっている。ヘルツの有名な研究は、光が電磁現象であるというマクスウェルの仮説を確固たる実験的根拠に基づいて確立した。適切な装置によって生成される電気放射は、光の原因となるものと全く同じように振る舞うことがわかっている。それらは空間を同じ速度で伝播し、反射、屈折、偏光し、干渉を起こすことができる。[5ページ] 効果。物理学において、光と電気の本質的な同一性ほど確固として確立された事実はない。したがって、光波を構成するエーテルの変位は、水面に見られるものや、音が空気中を伝わるときに空気中で起こるものと同じ粗雑な機械的性質のものではない。エーテルが受ける変位は、少なくとも主に機械的ではなく、電気的である。単純な機械的変位が何であるかは誰もが知っている。吊り下げられた振り子の重りを横に押すと、それは機械的変位である。しかし、封蝋の棒をフランネルでこすって帯電させると、周囲のエーテルは電気的変位を起こし、誰もそれを理解できない。[6ページ]電気変位とは一体何なのか。最終的には間違いなく機械的な性質のものであることが判明するだろうが、例えばゼリーを指で押したときに生じるような単純な身体の歪みではないことはほぼ確実である。
したがって、極めて稀少で繊細なエーテルがゼリー状の固体であると仮定しなくても、その光の透過様式を説明できるため、エーテルの受容を阻む最も深刻な障害の一つが取り除かれることになる。確かに、かつて想定されていた単純な横振動に代わるメカニズムについては、まだ何も解明されていないが、誰もが、不可能だと分かっていることよりも、何も知らないことを信じる方がはるかに容易であることを認めるだろう。
[7ページ]実際、すべての科学者は、宇宙空間にエーテルが実際に存在し、とりわけ毎秒18万6000マイルの速度で擾乱を伝達する能力を持つことを認めている。その擾乱の正確な性質はともかく、数学者が波と呼ぶ種類のものである。エーテル波がどのように構成されているかは、電気が正確に何であるかが解明されたときに明らかになるだろう。そして、それは決して実現しないかもしれない。
光の感覚は、エーテル波が眼の器官に作用することによって生じるが、その感覚は主に一連の単なる機械的インパルスまたはビートによるものであり、音の感覚は空気波が眼に機械的に衝突することによって生じるのと同様であるという古い考えは、[8ページ]耳の鼓膜はもはや支えきれない。エーテル波が及ぼす作用の本質は未だ解明されていないが、真実について多くの推測がなされてきた。それは電気的なものかもしれないし、化学的なものかもしれない。あるいは両方かもしれない。エーテル波は、写真の現像過程というよく知られた例のように、化学変化を引き起こす能力があることは分かっている。また、適切に処理されたセレン片に当たると電気現象を引き起こすこともある。しかし、振動的な性質を持つ直接的な機械的作用を及ぼすことができるという証拠はなく、実際、光波の特徴であるような途方もない速さの振動を吸収するように、私たちの体のどの部分も適応しているとはほとんど考えられない。
[9ページ]空間を伝播する無数のエーテル波のうち、光の感覚を誘発する力を持つものは比較的少数である。知覚範囲の限定性に関して言えば、聴覚と視覚の間には非常に密接な類似性がある。空気波が耳に当たっても、連続するインパルスの速度が一定の範囲内に収まらない限り、音（少なくとも連続音）の感覚は生じない。視覚も同様である。エーテル波が毎秒約4000億回未満、または毎秒7500億回を超える速度で目に届くと、光の感覚は知覚されない。この事実を述べるには、より一般的で便利な別の方法がある。エーテル中に存在するすべての波は、空間を全く同じ速度、すなわち毎秒18万6000マイルで伝播するため、[10ページ]一連の均質な波のそれぞれの長さ[1]は、その周波数、つまり目などの固定された物体に当たる速度に反比例しなければならない。したがって、波を周波数で指定する代わりに、長さで指定しても同様によい。周波数が毎秒4000億の波の長さは約1/34000インチであり、これは186,000マイルの4000億分の1である。周波数が7500億の波の波長は1/64000インチである 。[11ページ]つまり、波長が1/34000 インチより長い、または1/64000インチより短い波は、私たちの視覚器官に影響を与えません。[2]
この重要な事実に関連して、よく知られているが美しい実験、すなわちスペクトルの形成について言及すると便利だろう。電灯は鉄製のランタンの中に収められており、その前面には垂直なスリットがある。このスリットから、さまざまな波長の光線が混ざり合った細い白色光線が出てくる。光をプリズムに通すことで、混ざり合った光線はそれぞれの波長に応じて並べられ、スペクトルが形成される。[12ページ]白いスクリーンに光を照射すると、その上に幅広く、様々な色の帯、すなわち「スペクトル」が現れます（図1参照）。最も波長の長い可視光線は、左端の赤色に対応します。それよりやや短い波長の波は、隣接するオレンジ色の帯を作り出し、続く黄色、緑、青は、それぞれ波長の短い波に対応します。最後に、紫色の部分は、[13ページ]可視光線の中で波長が最も短いのが赤色光です。赤色の端における光の波長は約1/34000インチで、スペクトル に沿って進むにつれて波長は徐々に短くなり、紫色の端では約1/64000インチ、つまり反対側の端の波長の 半分強になります。
図1．スリットとスペクトルの画像。
スペクトルの両端は徐々に暗闇へと消えていくが、私が強調し、完全に明確にしておきたい点は次のとおりである。可視スペクトルを終端する境界の位置は、物理現象として捉えた光の性質には全く依存しない。スペクトルを照らす波よりもはるかに長い、あるいははるかに短いエーテル波は確かに存在し、その証拠は[14ページ]それらの存在は容易に知ることができます。しかし、私たちはそれらを見ることはできません。それらはかすかな光の感覚さえ引き起こさずに私たちの目に届きます。可視スペクトルは、私たちの視覚器官の生理学的構成によってのみ制限されており、それが特定の場所で始まり、特定の場所で終わるという事実は、物理的な観点からは単なる偶然です。実際にスクリーンに投影されるスペクトルは、実際には、誰の目にも見える部分よりもはるかに長く、一方の端の紫と他方の端の赤をかなり超えて広がっており、これらの目に見えない部分は紫外線と赤外線領域として知られています。人の目の感度の範囲は、耳と同様に異なります。私は自分の目の感度は正常だと信じていますが、もし私が[15ページ]スペクトルの始まりと終わりを示す2つの点を私に示すと、多くの人はきっと私に異議を唱え、別の場所に境界線を設けるだろう。実際、私たちの大半にとって鮮やかな赤色に見える部分に、何も見出せない人もいるだろう。
繰り返しますが、すべての動物や昆虫の視覚の限界が人間と同じであるとは到底考えられません。私たちよりも大きく、おそらく構造も粗雑な目は、より長い平均波長の波に反応するだろうと自然に予想できますが、一方、小さな昆虫の視覚器官は、より短い波長に敏感かもしれません。動物を直接尋問することはできないため、この点は容易に解決できる問題ではありません。[16ページ]アリがさまざまな条件下で何を見ているかという点に関して、ジョン・ラボック卿は、アリが巣の中で光を嫌う性質を利用して、一連の非常に徹底的かつ決定的な実験により、これらの昆虫は人間の目には全く知覚できない光線に最も敏感であることを証明しました。アリの目に最も明るく見えるスペクトルの領域は、私たちが完全に暗い領域と呼ぶべきもので、紫色の外側にあり、入射波の長さが1/64000インチ未満です。
ソールズベリー卿がオックスフォードで述べたように、エーテルの機能は波動することであり、実際、波動運動によってエネルギーをある場所から別の場所へ輸送します。電灯ダイナモから発生する波のように、その波の中には数千マイルの長さのものもあれば、[17ページ]おそらくレントゲン教授のX線に関連するもののように、100万分の1インチよりも短いものもあるでしょう。しかし、知られている限りでは、すべて本質的に同じ性質のものであり、大西洋の波と池の水面のさざ波ほどの違いしかありません。太陽、ダイナモ、温かいアイロンなど、どのような方法で最初に擾乱が起こされたとしても、いずれの場合もエーテルは波動のエネルギー以外何も伝達せず、波が反射しない物質的な障害物に遭遇して消滅すると、そのエネルギーは別の形になり、障害物内で何らかの仕事が行われたり、熱が発生したりします。
波によって放出されるエネルギーの全体、あるいは少なくとも大部分は、ほとんどの場合熱に変換される。[18ページ]しかし、例えば波が緑の葉や生きた目に当たるような特別な状況下では、波の一部が電気的または化学的な性質の仕事を行うことがある。
エネルギーが媒質を介して伝播することで、ある物体から別の物体へ伝達される過程は、古くから「放射」と呼ばれてきた。近年では、この用語は伝達段階にあるエネルギーそのものを指す場合にも広く用いられている。後者の意味での「放射」、すなわちエーテル波動エネルギーには、しばしば不適切に光と呼ばれるものが含まれる。光は太陽から地球まで約8分で到達すると言われている。しかし、光が地球に到達するまでの間、それは真の意味での光ではない。また、光の性質を持つものも同様である。[19ページ]光は太陽から始まったものではない。光は、生物の体外では、タマネギの味と同様に、自然界には存在しない。どちらも単なる感覚に過ぎない。
少年が投げた石が顔に当たれば、痛みを感じますが、その痛みが少年の手から発せられ、空間を通って自分まで伝わってきたとは言いません。石は、知覚を持つ存在に痛みを与える代わりに、窓ガラスを割ったり、リンゴを落としたりしたかもしれません。同様に、目に当たったときに特定の感覚を引き起こす放射線は、キャベツに当たれば化学分解を引き起こし、セレン電池に電気的な効果をもたらし、ほとんどあらゆるものに熱効果をもたらします。それなのに、なぜ放射線を感覚と特別に同一視する必要があるのでしょうか？
[20ページ]「放射」には、しばしば誤って放射熱と呼ばれるものも含まれ、ほぼ同義語です。すでに述べたことから、放射熱などというものは存在しないことは言うまでもありません。実際には、太陽やその他の高温物体は、自身の熱の一部を犠牲にしてエーテル中に波動エネルギーを生成し、このエネルギーの一部を吸収する遠方の物質は、一般的に（必ずしもそうとは限りませんが）同量の熱を獲得します。結果は、熱が高温物体から出て空間を伝わって物質に到達した場合と全く同じになるかもしれませんが、その過程は異なります。これは、郵便為替で友人にソブリン金貨を送るようなものです。あなたはソブリン金貨を渡し、友人はソブリン金貨を受け取りますが、郵便で送られる紙切れはソブリン金貨ではありません。それは厳密には[21ページ]太陽が放射によって熱を失うと言うのは正しい。郵便為替の購入に金貨を投資して金貨を失うのと同じことだ。しかし、それは太陽が熱を放射すると言うのとは同じではない。
「放射」という用語には、光や熱、化学反応など、それぞれの活動の終着点となるエーテル波の性質に本質的な違いがあるという誤った考えを抱かせないようにする利点があります。しかし残念ながら、現状では、衒学的にならずにこの用語を自由に使うことは不可能であり、放射という言葉の方がより正確に意味を表現できる場合でも、光や熱について語らざるを得ない場合がしばしばあります。
[22ページ]光とは――あえてその好ましくない、しかしよく理解されている意味で用いるならば――多くの生物に存在する特定の神経を刺激する性質を持ち、その結果、何らかの未知の、そしておそらくは解明不可能な方法で、特別な感覚――すなわち、光視感――が引き起こされる。そして、生物が光を知覚するだけでなく、物を見る、つまり外部の物体の形を認識することができるようにするためには、一般的に、入射光を多数の独立した感光素子に適切に分配する光学装置が備わっている。
人間や高等動物の視覚器官、すなわち眼は、硬い球状の殻からなり、その前面には[23ページ]開口部にはレンズ系が設けられ、内部背面には透過光を受ける繊細な受光膜が配置されている。外部物体から放射または反射された光のうち、レンズを通過する光は、受光膜上に「像」を形成するように分配される。像の各点は、物体の対応する点から発せられた光のみを受け、それ以外の点からは受けない。この装置は明らかに写真カメラに酷似しており、像が投影される感光板またはフィルムは受光膜に相当する。
人間の目の詳細な説明は試みません。[24ページ]その主な特徴は、添付の図解セクション、図2に示されているとおりである。
図2．眼の模式図。
球体の前面にある開口部は、小さな時計ガラスのような形をしたわずかに突出した透明な媒体Cで覆われており、その角のような構造から角膜と呼ばれている。角膜CとLで示された物体との間の空間は、房水と呼ばれる水様液体Aで満たされている。この液体は[25ページ]その湾曲した表面はメニスカスレンズを構成し、外側は凸面、内側は凹面になっています。次に、両凸レンズLがあります。これは弾力性のあるゼラチン状の固体で、圧力によって容易に変形します。このレンズの凸度は周囲の筋肉MMの作用によって変化させることができ、このようにして、目から異なる距離にある物体に焦点を合わせることができます。筋肉が弛緩し、レンズが自然な状態にあるとき、その表面の曲率は、約40フィート以上の距離にある物体の鮮明な像が形成されるような形状になっています。意志の力で筋肉を収縮させると、レンズはより凸状になり、わずか数インチの距離にある物体の鮮明な像を合わせることができます。[26ページ]筋肉の努力は、専門的には「適応」と呼ばれる。
地球の残りの部分は、いわゆる硝子体Vで満たされている。この硝子体は、液体ガラスに似ていることからその名が付けられたが、実際には薄い無色のゼリー状物質に例える方が適切かもしれない。硝子体は光の屈折に関与している。
眼球内部の半分以上を覆う知覚膜、すなわち網膜（RR ）は、非常に複雑な構造をしている。平均厚さは1/100インチ未満であるが、9つの異なる層から構成されていることが知られており、そのほとんどは微細な複雑さの驚異である。これらの層のうち、ここでは2つだけを取り上げる。いわゆる 桿体層は、[27ページ]眼球の内側を覆う膜と、線維層、つまり視神経線維の層。線維層は薄い保護膜によって硝子体から隔てられている。
桿体層（bacillum 、杖に由来）は、桿体と錐体と呼ばれる細長い小さな細胞が多数集まってできており、これらは網膜の表面に対して垂直に、つまり眼球に対して放射状に並んでいます。図解を用いて、その配置を分かりやすく説明してみましょう。
眼球の内面のごく一部、10分の1インチ四方を2000倍（400万倍）に拡大し、拡大された領域を17フィート四方の部屋の床に見立てると想像してください。[28ページ]杉の鉛筆を何本か用意し、床に立てて互いに非常に近い位置に並べます。すると、その空間を埋めるのに必要な鉛筆の本数は約50万本になることがわかります。この類推をより完全なものにするために、鉛筆の一部を下端が細長く尖るように削り、残りの大部分はメーカーから受け取ったままの状態で残しておきます。現在の目的には関係のない細かい点は無視して、削っていない鉛筆は網膜の桿体細胞を、尖らせた鉛筆は錐体細胞を、それぞれ非常に拡大したスケールで表していると考えることができます。
鉛筆の平らな上端は、それぞれ異なる均一な色で塗装され、モザイク状に並べられて大きな絵を形成します。[29ページ]網膜上の像が10分の1インチ四方になるような距離（画像が約40ヤード離れている場合）から見ると、画像を構成する個々の要素を区別することは不可能になり、画像は完全に連続した画像のように見えるでしょう。
目に入った光は網膜の他のすべての層を通過するまで桿体細胞と錐体細胞に到達することはできませんが、これらの介在する層は透明であるため、光の通過をほとんど妨げません。そして、桿体細胞と錐体細胞が光が作用する特別な器官であることは疑いようもなく、それらの先端に焦点を合わせた像は実に精緻なモザイク模様なのです。
個々の要素から[30ページ]モザイク状に配置された個々の桿体細胞と錐体細胞から、細くて透明なフィラメントが伸びています。これらはすべて、機能的な連続性が途切れることなく網膜の中間層を通過し、網膜の内表面近くに現れます。ここでフィラメントは直角に曲がり、何千ものフィラメントが絡み合って、目の内側を細かい網目状に覆い、すでに述べた視神経線維の層を構成します。
しかし、これらの線維、すなわち神経線維は眼球内で終端するのではなく、図中のNで示された穴をすべて通過し、そこから多芯ケーブルの形で視神経を形成し、脳へと導かれ、個々の線維はそれぞれ脳に別々に接続されます。したがって、私が述べたことが[31ページ]これは真実であり、厳密に証明されたとは言い難いものの、それを裏付ける証拠は非常に説得力がある。つまり、無数の桿体細胞と錐体細胞はそれぞれ脳と独立した通信経路を持っているということになる。脳と不思議なつながりを持つ精神は、このようにして、光励起点の相対的な位置を特定し、光の発生源となる物体の形状を推定するためのデータを得るのである。
網膜には特に興味深い2つの小さな領域があります。そのうちの1つは、視神経が入る開口部Nのすぐ上にあります。ここでは、桿体細胞と錐体細胞は存在せず、それらの場所はすべて神経線維の束で占められていることは明らかです。[32ページ]この場所が光に全く反応しないというのは驚くべきことだ。
もう一つの興味深い部分は、前眼部の開口部の中央の反対側に位置し、小さな黄色の斑点で区切られています。その中央には窪み、またはくぼみがあり、図Fに誇張して示されており、中心窩と呼ばれています。この窪みは、神経線維層が自然な経路から外れて横に曲がっていることと、網膜の中間層の一部が局所的に厚くなっていることの両方が原因であることが確認されています。この部分は視野の中心にあるため、非常に重要な位置を占めており、この浅い窪みの明らかな目的は、光が下層の桿体細胞層にできるだけ妨げられることなく到達できるようにすることです。[33ページ]可能な限り。注目すべきは、黄色の斑点の下にある桿菌層は完全に円錐菌で構成されており、他の場所では過剰に存在する桿菌は全く存在しないことである。
視覚器官のもう1つの付属器官として、虹彩（図2のII ）を挙げます。虹彩は中央に穴が開いた色のついた円盤状の器官です。これは角膜を通して見ることができるため、非常に身近なものです。虹彩は写真レンズの絞り、つまり絞り羽根と同じ役割を果たし、眼に入る光の量を制限し、調節します。中央の開口部、すなわち瞳孔の大きさは、照明の強さに応じて自動的に変化します。強い光の中では開口部は小さくなり、弱い光や暗闇の中では大きくなります。[34ページ]瞳孔は、目が近くの物体に焦点を合わせると収縮し、遠くの物体に視線を向けると拡大する。
この簡潔な概説は、視覚器官の複雑さと繊細さを少しでも理解するのに役立つだろう。ここでは、その中でも特に重要な特徴のごく一部に触れたに過ぎない。詳細に調べていくと、その複雑さは驚くべきものとなる。角膜や硝子体といった一見単純に見えるものでさえ、詳しく調べてみると、実に精巧な構造をしていることがわかる。未だ解明されていないことは数多くあり、既に研究されている事柄についても、現時点では部分的にしか理解されていない部分が多い。
しかし、人間は「恐ろしくも素晴らしく造られている」というのは事実だが、[35ページ] 彼が完璧とは程遠い存在であることもまた事実であり、人間の身体全体の中で、目ほど驚異的な機能を豊富に備えている器官は他にない一方で、これほどまでに欠点が目立つ器官も他にないだろう。
その欠陥の多くは、あまりにも明白であるため、より一層際立っている。なぜなら、それらは人間が製造する光学機器では決して許容されないような欠陥だからである。まともなカメラ、望遠鏡、顕微鏡であれば、レンズは左右対称に加工され、条痕がなく、適切に中心に位置し、さらに色収差がなく、球面収差が効果的に補正されているはずだ。しかし、人間の目では、これらの基本的な要件は一つも満たされていない。
[36ページ]房水と角膜によって形成される水晶体の外面は、旋盤やレンズ研磨機で加工されるような回転面ではありません。その曲率は水平方向よりも垂直方向の方が大きく、結果として焦点像の鮮明さが損なわれます。また、水晶体は複数の別々の部分から構成されており、それらは不完全に接合されています。接合部には条線が生じ、そこを通過する光は均一に屈折するのではなく、不規則に散乱されます。さらに、レンズ系は共通の軸上に中心が揃っておらず、色収差補正も行われていません。球面収差を補正するための手段も不十分です。光学機器の購入者は、[37ページ]故ヘルムホルツ教授が指摘したように、このような欠陥が見つかった楽器は、製造元に返品し、その不注意を厳しく非難する正当な理由があると言えるだろう。
もちろん、科学者たちが自然界に存在する目よりも優れた目を設計できると考えるほど傲慢であるとは、私は信じてほしくありません。それはばかげた考えです。彼らは、指摘した疑いのない欠点、そして後述するその他の欠点にも、十分な理由が存在する可能性があることを、十分に認めています。実際、機械全体の効率性を最大限に高めるには、その一部において理想的な完璧さを犠牲にすることがしばしば最善策となることは、よく知られています。
[38ページ]目は、そのあらゆる異常にもかかわらず、本来の機能を非常に完璧に果たしており、それを最も綿密に研究した人々は、驚きと謙虚な賞賛の念を抱いている。[3]
[39ページ]
第2章
色彩とその知覚。
前章で説明したように、私たちは物体から発せられた光、あるいは反射された光を通して物を見ます。その光は物体から目に届き、レンズ系の働きによって網膜上に適切に分配されます。
こうして形成された「イメージ」は、一般的には、白黒の版画のように、一部が暗く、一部が明るい、単純な単色として認識されるわけではありません。少なくともほとんどの場合、さまざまな物体から発せられる光など、さまざまな色彩によって特徴づけられます。[40ページ]あるいは、同じ物体の異なる部分から発せられる光で、異なる色の感覚を喚起する力を持つもの。あらゆる色の感覚を喚起する性質を持つ光は、一般的に有色光と呼ばれます。例えば、兵士のコートに反射した光は、目に当たると赤みを帯びた感覚を生じさせるため、赤色光と呼ばれます。しかし、この表現方法は単なる便利な略語に過ぎず、光や「放射」そのものに客観的な色は存在しないことを理解しておく必要があります。
では、有色光は白色光とどのように異なるのでしょうか？無色の光で照らされた物体がなぜ様々な色に見えるのでしょうか？そして、有色光は視覚器官にどのように作用して適切な感覚を引き起こすのでしょうか？これらは、物理学の最初の2つの疑問です。[41ページ] 性格、特に最後の性格は部分的に生理的であり、部分的に心理的であるが、それについてこれから議論することを提案する。
この問題については、スペクトルに関連して既に少し触れました。ここで再びスペクトルについて、もう少し詳しく見ていきましょう。
光る帯には、赤、オレンジ、黄、緑、青、紫の 6 つの主要な色相または色調が含まれていることが容易にわかります。（図 1、12ページ を参照。）しかし、これらの色は非常に徐々に混ざり合っているため、どの色がどこから始まってどこで終わるのかを正確に言うことは不可能です。たとえば、やや細いが非常に目立つ黄色の帯を見てください。この帯の右側に向かうにつれて、色は徐々に緑がかった黄色になり、少し先では黄緑色になります。[42ページ]そしてついに、目に見えないほどの段階を経て、完全で純粋な緑色に到達する。
スペクトルの中で最も目立つ6つの色相は、実際には膨大な数の下位色相によって補完されており、人間の目が区別できる色相の総数は1000色以上にも及ぶ。紫色（これについては後ほど詳しく述べる）を除く、自然界で見られるすべての色がここに表現されており、プリズムスケールにおけるあらゆる色調は、それぞれ特定の波長の光に対応している。
これらの色の源は、ご存知のように、白色または無色の光線であり、その構成要素は選別され、それぞれの波長の順にスクリーン上に並んで照射されるように配置されている。したがって、[43ページ]これらの着色成分をすべて再び混ぜ合わせれば、純粋な白色光が再現されると期待するのは妥当であろう。
この実験は、ニュートン自身が考案したものも含め、実に様々な方法で行われており、その結果に疑いの余地はありません。私がこれから説明する方法は、他の方法ほど単純ではありませんが、操作が容易であるという大きな利点があり、多くの興味深い色彩効果を分かりやすく示すことができます。レンズを光の経路からずらすという簡単な操作によって、スペクトルの様々な色の光線をすべて集めて完全に混合し、それらを光面に形成させることができます。[44ページ]画面には明るい円形の斑点が現れる。それは千もの異なる色合いが混ざり合っているにもかかわらず、完全に白い。レンズを交換すると（交換は瞬時に行われる）、再びその混合物は構成要素に分解され、スペクトルが再び現れる。
装置の配置は、基本的にアブニー大尉が考案し、彼によって「カラーパッチ装置」と呼ばれたものと同じであり、添付の図（図3）に示されている。
図3．アブニーの色斑装置。
[45ページ]ランタン内部に設置された電球Aの光は、集光レンズBによって狭い調整可能なスリットCに集光される。このスリットの枠は望遠鏡筒の一端に取り付けられており、もう一方の端には焦点距離約10インチの色消しレンズDが取り付けられている。Dによって平行にされた光線はプリズムEで屈折し、真鍮板Fの円形開口部を通って焦点距離7インチのレンズGに入射し、溝付きの白いカード上に小さな明るいスペクトルを形成する。[46ページ]H に支持台を設置します。カードを取り外した後、直径 5 1/2 インチ、焦点距離 18 インチ以上のレンズを K に配置し、真鍮板 F の穴の鮮明な像が遠くの白いスクリーン L 上に形成されるように調整します。すべてのレンズが正しく配置されていれば、この像は H の小さなスペクトルを構成する光線によって完全に形成されるにもかかわらず、端の部分も含めて完全に色のない像になります。
小さなスペクトルの拡大像をスクリーン L に投影したい場合は、K と併用して別の適切なレンズ I を使用するだけでよい。私が使用したレンズの直径は 2¾ インチ、焦点距離は 6½ インチである。この補助レンズが最も鮮明な像を映し出す位置を試行錯誤で見つけたら、[47ページ] 図[4]によれば、それ以上の調整を必要とせずに、それを正しく取り外して交換するための装置を簡単に用意することができる。
この装置は、通常の白色光はスペクトル中に存在する様々な色の光の混合物とみなすことができ、したがって、それが目に当たったときに生じる感覚は複合的なものであることを示している。
これらの実験や類似の実験から、科学初心者が誤った結論を導き出す可能性は低い。白色光は 常にあらゆる波長の光線の複合作用によって生じるのに対し、有色光は特定の波長の光線のみから構成される、と彼は考えがちである。これらの推論のどちらも、[48ページ]正しいでしょう。白色光が必ずしもあらゆる波長の光線を含んでいるとは限りません。後述するように、白色という感覚は、わずか2つか3つの異なる波長の組み合わせによっても十分に効果的に生み出すことができます。また、自然界で見られるような色が常に単一の波長の光によるものであるというのも誤りです。実際、このような光は実験室や講義室以外ではめったに見られません。色付きの光は、混合された光線から構成されることがはるかに多く、通常の白色光と同様に、スペクトルのすべての色を含み得るし、一般的には含んでいますが、その割合は異なります。
この最後の主張は簡単に証明できる。カード片を使えば、小さなスペクトルの一部を傍受することができる。[49ページ]Hで形成された（図3）。拡大されたスペクトルにおけるカードの暗い影を図4に示す。影は赤、オレンジ、黄色の光の一部のみを遮断し、残りの光は投影レンズを通過することがわかる。極端に赤い光から極端に紫色の光まで、あらゆる波長の光線が存在するが、赤色側の光線の割合はカードが挟まれる前よりも少なくなっている。
図4.—部分的に遮断されたスペクトル。
ここでレンズI（図3）を取り外し、この損傷したレンズの色を混ぜ合わせると、[50ページ]スペクトル上で、混合光線がスクリーンに当たる明るい円形の部分は、白ではなく緑がかった青色に見えます。カードを小さなスペクトルの反対側に移動させて、紫、青、緑の光線を部分的に遮ると、その部分の色はオレンジ色に変わります。カードを完全に取り除くと、その部分は再び白に戻ります。
当然のことながら、小さなスペクトルのどの部分でも部分的にではなく完全に遮られると、残りの光が合わさって色づいて見える。ポケットナイフの小さな刃のような細い不透明な帯をHの小さなスペクトルに沿ってゆっくりと動かし、さまざまな部分を遮ると、明るい部分に非常に美しい色の変化が現れる。[51ページ]ナイフは、その一部に順番に色を付けていく。まず、その部分は緑色になり、次に、ほとんど目立たないグラデーションで、青、紫、緋色、オレンジ、黄色へと変化し、最後に、ナイフが一周すると、すべての色が消え、再び白くなる。
この粗雑な実験を改良し、アブニー大尉の計画に従って、小さなスペクトルの任意の選択された部分に対応する開口部を持つ、多数の小さな厚紙ステンシルを用意します。このように準備したカードをH（図3）に置くと、選択された光線の組み合わせによってスクリーン上の明るい部分が形成され、他の光線はすべて消光されます。このような条件下では、明るい部分は一般的に色付きになりますが、常に色付きになるとは限りません。
[52ページ]
図5．ステンシルカード。
図5の最初の図は、赤とオレンジのごく一部だけを通す黒く塗られたカードを表しています。これを[53ページ]H の溝付きホルダーでは、明るい部分がすぐに赤に変わります。2 番目の図は、スペクトルの中央部分を透過し、両端で赤と紫を遮断する別のカードを示しています。このカードでは、パッチの色が緑になります。3 番目のカードには、紫と赤の光線用の開口部があります。これにより、パッチは美しい紫色になります。この色は、すでに述べたように、単一の波長の光では生成されません。紫色は、赤と紫、または赤と青の混合色です。
現在、私は3枚のガラス片（厳密に言えば、2枚のガラス片とガラスに貼り付けたゼラチンフィルム1枚）を所有しており、これらを光線の横方向に、H（図3）の位置でも他の場所でも配置すると、これら3枚の厚紙と全く同じように振る舞います。[54ページ]ステンシル。最初のガラスは、最初のステンシルと同様に、赤とオレンジの一部を除くスペクトル全体を遮断しますが、境界線はそれほど明確ではありません。これは実際には赤いガラス片、つまり、このガラスが透過する光が赤色の感覚を生み出します。2番目のガラスは、2番目のステンシルと同様に、赤と紫を除くスペクトル光線全体を自由に通過させますが、赤と紫は不透明な物体によって遮られたかのように消えます。これは緑色のガラスです。そして3番目（実際にはゼラチンの膜）は、スペクトルの中央を切り取りますが、赤と紫の両端を透過させます。ゼラチンの色は紫色です。[5]
[55ページ]問題のガラスとゼラチンは、厚紙のステンシルと同様に、スペクトル光線の一部を完全に遮断し、他の光線を透過させる働きをし、それらが目に及ぼす複合的な影響によって、見かけ上の色が生じる。他の多くの色付きガラスは、光線を完全に消散させることなく、一部の光線を弱めるだけである。例えば、淡黄色のガラス片を、スクリーン上のスペクトルを形成する光線の経路に置くと、青色領域の明るさが減るだけで、光線を完全に消散させることはない。また、一般的な紫色のガラスは、スペクトルの中央部分を弱めるが、完全に消し去ることはない。
このような観察から、ガラスがそれぞれ[56ページ]光が当たると、その色はガラスに映ります。最初のガラスは、赤い光線を含まない光で見ると赤くは見えません。これは、カラーパッチ装置を使った実験で簡単に証明できます。スペクトルを再び明るい白いパッチ（ガラスを一時的に挟むと赤くなります）に合成し、適切なステンシルで赤い光線とオレンジ色の一部を切り取ります。再合成された光はもはや白ではなく、パッチの色からもわかるように緑がかった青色になります。そして、この光で照らされたものは、赤く見えることは決してありません。赤いガラス片を光線の中に置くと、完全に黒い影ができ、パッチの中央に置かれた明るい赤い紙の四角形はインクのように黒く見えます。[57ページ]後ほど説明するが、この光は、目には通常の白色の昼光と何ら違いがないように見えるが、赤色成分を含まず、したがって、この緑がかった青色の光と同様に、照射された物体の赤色を明らかにする力を持たない。
赤色光線のみを透過するステンシルを用いると、赤色以外の色は見えない光線が得られます。この光を当てると、緑色や青色のガラスには黒い影ができ、緑色や青色の紙片は黒色または濃い灰色に変わります。
つまり、これらの実験で使用されたガラスのような透明な物体の色は、ろ過の過程によって引き出されることがわかります。[58ページ]白色光に含まれる有色成分はガラス内部で濾過され消光されるため、妨げられることなく透過する残りの成分によって観察される色が生じる。吸収された光線のエネルギーは当然失われることはない。エネルギーは物質と同様に不滅だからである。エネルギーは熱に変換される。強い光線の中に置かれた有色ガラスは、透明で無色のガラスよりも短時間で明らかに温かくなる。
色付きガラスによって生じる色彩効果を研究する中で、私たちは同時に、透明なものだけでなく不透明と呼ばれるものも含め、自然物の大部分がどのようにして色を帯びるようになるのかを学んできました。実際、完全に不透明なものはほとんどありません。[59ページ]白色光が有色の物体に当たると、通常は表面からわずかな深さまで浸透し、その過程でガラス片を通過する時と同様に、吸収によって有色の成分の一部を失います。しかし、光がそれほど遠くまで（通常は1インチの千分の1よりもはるかに浅い深さまで）進む前に、光学的な不規則性によって多数の小さな反射面に遭遇し、光は反射されて同じ厚さの物質を二度通過することになります。こうして光はさらに効果的に濾過され、物質の表面層を二度通過する過程で消散しなかった成分によって、出てくる時には色を帯びることになります。
[60ページ]物体によって反射されたあらゆる色の光線は、必ずその物体を見る光の中に含まれている。以下は、このことを示す興味深い実験である。
大きな明るいスペクトルがスクリーンに投影され、その緑色または青色の部分に壁掛けポスターが置かれています。紙に書かれた文字や数字は、まるで最も黒いインクで印刷されたかのようにくっきりと浮かび上がって見えます。しかし、ポスターをスペクトルの赤色の部分に移動させると、印刷は魔法のように消え、紙は完全に真っ白に見えます。その理由は、文字が赤いインクで印刷されているためです。赤いインクは赤い光以外を反射しません。緑色や青色の光が当たると吸収されて消光されるため、文字は黒く見えるのです。[61ページ]ポスターがスペクトルの赤い光線で照らされると、文字は紙自体と同じくらいの光を反射するため、紙と区別がつかなくなる。
白色光源で照らされたときに、その様々な成分を均等に反射し、特定の成分を他の成分よりも多く吸収しないものは、白または灰色に見える。白と灰色の間には、輝度、つまり目に反射される光の量、あるいはさらに遡ればエーテル波の振幅以外に本質的な違いはない。照明条件が異なれば、スペクトルのすべての光線を均等に反射する物質は、白、灰色、あるいは黒に見えることもある。雪玉[62ページ]ピッチよりも黒く見せることも、ピッチの塊を雪よりも白く見せることも容易にできる。
この問題について少しでも考えたことのある人の多くは、太陽光が白いというのは実に驚くべき偶然だと感じたに違いない。すでに述べたように、白色光は様々な色の光線が非常に異なる、一見恣意的な割合で混合されたものであり、これらの割合が少しでも変われば、光はもはや完全に無色ではなくなる。通常の人工光で、太陽光ほど正確に白いものはない。ろうそく、ガス灯、石油ランプ、電灯の光は黄色であり、アーク灯（大気吸収の影響を受けない場合）は青色、白熱ガスバーナーは緑色である。光が白色であることは非常に都合が良い。[63ページ]私たちの覚醒時間の大部分を担うものが、たまたま無色であるべきだ。
しかし、もう少し深く考えてみると、これは正しい見方ではないことがわかるでしょう。白と呼ばれる色は太陽の光と結びついているからこそ、私たちは白さを無色と同義とみなすのです。私たちは太陽光を中立性の基準とし、その構成要素の比率を変えることなく太陽光を反射するものはすべて無色であると考えています。
太陽が白ではなく紫だったら、この2つの色に対する私たちの感情は入れ替わるだろうことは疑いの余地がない。私たちはごく自然に「純粋な紫、[64ページ]「全く色味がない」という意味で、あるいは女性の衣装を「けばけばしい白」と表現することもある。
現状でも、中立性の基準は必ずしも厳密なものではありません。私たちは、たまたま使用している人工照明を、太陽光と直接比較した場合よりも色味が少ないとみなす傾向があります。真昼に突然ガス灯の部屋に入ると、最初は照明がいかに強烈な黄色に見えるかに気づかずにはいられません。しかし、数分もすれば、その色味は目立たなくなり、私たちはあまり気にしなくなります。
その効果は、網膜のさまざまな知覚神経の疲労の不均等性に応じて、部分的には生理学的なものかもしれないが、私はそれが[65ページ]その多くは精神的な判断によるものです。白色の基準、つまり色ゼロは、ごく短時間で一定の範囲内で変更できるようですが、後述するように、これは私たちの視覚器官が一定の基準を認識できないように見える多くの例のうちの1つにすぎません。
さて、網膜の各基本部分（少なくとも中心部）が、何百種類もの異なる色を識別する能力を持つようになった経緯を考えてみましょう。自然界に存在する数多くの色それぞれが、その知覚のために個別の器官を必要とするとしたら必要となるであろう、無数の独立した器官が、顕微鏡レベルの小さな領域に備わっているというのは、信じがたいことです。[66ページ]そのようなことを想定する必要はない。
実験によれば、スペクトルのあらゆる色合い、そしてそれらの混合によって生じるあらゆる色（白を含む）は、せいぜい3つの異なる色から作り出すことができる。実際には、適切な組み合わせによって、人間の目がこれまで見てきたあらゆる色調、色合い、濃淡を表現できる3色の組み合わせは無数に存在する。
ガノットの『物理学』の初期版のような古い書籍には、3つの「原色」は赤、黄、青であり、他のすべての色はこれらの混合によって作られると書かれています。これが、非常に幅広い範囲に及んだサー・デイビッド・ブリュースターの理論の基礎となりました。[67ページ]広く信じられており、現在でも科学に特別な注意を払っていない大多数の知的な人々の間では、揺るぎない信念として受け止められている。しかし、それは真実ではない。赤、黄、青のいずれの組み合わせも、あるいは青と黄のように2色を組み合わせても、緑色は生まれないという、よく知られた事実が、この説に対する決定的な反論となる。
しかし、画家なら誰でも、青と黄色の顔料を混ぜると緑色になることを知っている。それは、子供が水彩絵の具で遊ぶことを許されたときに最初に学ぶことの一つであり、ブリュースターもその事実に惑わされたに違いない。
実のところ、既知の青と黄色の顔料のすべて、あるいはほぼすべては合成色である。[68ページ]普通の青色の塗料は、青色の光だけでなく、大量の緑色の光も反射します。一方、普通の黄色の塗料は、黄色に加えて大量の緑色の光も反射します。これらの塗料を混ぜ合わせると、青色と黄色の色合いが互いに打ち消し合い、両方に共通する緑色だけが残ります。
スペクトル測定装置を使えば、このことがより明確になります。明るい青色のガラス片をスリットの前にかざしてください。ガラスを通過する光はプリズムによって分析され、実際には青色とほぼ同量の緑色が含まれていることがわかります。黄色のガラスに置き換えると、黄色光だけでなく、以前と同様にかなりの量の緑色光も透過します。では、両方のガラスをスリットの前に一緒に置くとどうなるでしょうか？黄色のガラスは、青色光が透過するのを遮断します。[69ページ]青いガラスは黄色いガラスが透過する黄色い光を遮断し、両方のガラスが透過する力を持つ緑色の光だけが妨げられることなく透過するため、スクリーン上に純粋な緑色の帯が形成される。
適切な相対輝度を持つ単純な青色光と黄色光を組み合わせると、白色光または中性光が生成されます。青色光がやや多ければ、合成光は青みがかった色になり、黄色光が多ければ、合成光は黄色みがかった色になります。緑色光が混ざることは決してありません。単純なスペクトル青色光と黄色光の組み合わせは、カラーパッチ装置を使えば容易に実現でき、その結果は上記のことを裏付けています。
そのため、赤、黄、青の混合、またはそれらの2つの混合では、[70ページ]緑色を生成する場合、これらの色をブリュースターの用語の意味での原色とみなすことはできません。
しかし、3つの異なる色合いのグループ、そして実際にはそのようなグループは多数存在し、それらが同時に適切な比率で目に作用すると、どんな色でも知覚することができる。この実験的事実は、明らかにその逆の可能性を示唆している。すなわち、ほとんどすべての色の感覚は、実際には複合的なものであり、3つ以下の単純な感覚の結果として生じる可能性があるということである。これが正しいと仮定すると、網膜の各基本領域に3つの適切な色覚器官だけがあれば、無数の異なる色を知覚するためにそれ以上のものは必要ないことが明らかである。
[71ページ]このような仮説は、今世紀初頭にトーマス・ヤングによって初めて提唱されましたが、時代を先取りしすぎていたため、50年後に著名な物理学者であり生理学者でもあるヘルムホルツによって再発見されるまで、ほとんど注目されませんでした。ヘルムホルツはこの仮説を強力に支持し、いくつかの重要な点で修正を加えました。
図6．ヘルムホルツの色覚曲線。
現在ヤング・ヘルムホルツ理論と呼ばれる理論によれば、網膜には3種類の神経線維が分布している。1つ目は個別に刺激すると赤色の感覚を、2つ目は緑色の感覚を、3つ目は紫色の感覚を生み出す。スペクトルの最も赤い光線と同じ波長の光は赤色の神経線維のみを刺激し、[72ページ]極端に紫色の光線は、紫色の神経線維のみを刺激します。スペクトルのオレンジ、黄色、緑、青に対応するすべての中間波長の光は、3つの神経線維すべてを同時に刺激しますが、その程度は異なります。スペクトル全体における赤、緑、紫の神経の刺激の比率は、ヘルムホルツが最初に示した概略図から導き出された図6に示されています。スペクトルの黄色の光線は、赤と緑の神経を刺激することがわかります。[73ページ]緑色の光は緑色の神経を強く刺激し、赤色と紫色の神経を中程度に刺激する。一方、青色の光は緑色と紫色の神経を強く刺激し、赤色の神経を弱く刺激する。
図7．ケーニッヒ曲線。
図7は、ケーニッヒ博士が最近発表した別の曲線群を示している。これは、視力が正常な人だけでなく、色覚異常の人にも行った数千もの実験の結果である。ケーニッヒ博士は、[74ページ] 彼が得た方程式は、通常の基本感覚として紫がかった赤（スペクトルには存在しない）、波長5050のような緑、波長4700のような青を仮定することで最もよく満たされるが、後者2つは実際のスペクトル色よりも純粋で彩度が高い。しかし、ケーニッヒの曲線は彼が調べたすべての視覚の種類と一致するわけではなく、もし本当にそのようなものが存在するならば、真の基本色感覚とは何かという問題は、まだ最終的に解決されたとは言えない。[6]
[75ページ]ヤング＝ヘルムホルツの色覚理論は、将来他の理論に取って代わられるかどうかはともかく、いずれにせよ実験研究において非常に貴重な指針となっており、満足のいく説明ができない色彩現象はほとんどない。現在、ヤング＝ヘルムホルツの理論に匹敵する有力なライバルはヘリングの理論のみである。ヘリングの理論は多くの生理学者にとって不思議なほど魅力的に映るが、ヤング＝ヘルムホルツが克服しようとしている困難よりも深刻でないとは言い難い。これらの競合する理論はいずれも、その根本的な前提が直接的な証拠によって裏付けられておらず、色覚の事実と最もよく一致する理論が優位に立つべきである。私の判断では、2つのうち古い方が[76ページ]有用な作業仮説として非常に好ましい。
今後の章で取り上げる予定の視覚に関するいくつかの興味深い現象は、いわゆる補色と呼ばれるものの特性に基づいています。2つの色が互いに補色関係にあるとは、それらを適切な割合で混ぜ合わせると白色になる場合を指します。
図8．補色用ステンシルカード。
スペクトルの任意の部分の色を混ぜ合わせて複合色を作り、残りの部分を混ぜ合わせて別の複合色を作ると、これら2つの色は必然的に補色関係にあることは明らかです。なぜなら、これらが混ざり合うと、スペクトル全体のすべての要素が一緒に含まれ、したがって白に見えるからです。これは、[77ページ]カラーパッチ装置を用いて、図8に示す形状の厚紙ステンシルをH（図3 ）に置き、その上にROYGBV（赤、オレンジ、黄、緑、青、紫）の文字で主要な色相を示す小さなスペクトルを焦点を合わせます。カードの2つの長方形の開口部は、高さが全く同じになるようにし、一方の開口部がスペクトルの赤端から緑の中央付近まで伸びる光線を通し、もう一方の開口部が残りの部分からの光線を通すようにカードを配置します。[78ページ]スペクトル。ここで下側の開口部を覆うと、赤、オレンジ、黄、および緑の一部の光線のみがステンシルを通過し、これらがレンズ K (図 3 ) によって合成されてスクリーン上に明るい斑点が形成され、その色は黄色になります。上側の開口部を覆い、残りの緑と青、紫の光線がもう一方の開口部を通過するようにすると、斑点の色は青になります。そして、両方の開口部を同時に開けると、スペクトルの全長からの光線がステンシルを通過し、斑点は当然ながら白になります。したがって、スペクトルの 2 つの部分から合成された黄色と青は、定義に従って補色です。
[79ページ]同様に、図9に示すような複雑なステンシルのように、スペクトルを任意の2つの部分に分割することで、無数の補色ペアを得ることができます。
図9．補色用ステンシルカード。
しかし、補色ペアのどちらか一方または両方が複合色である必要は決してありません。これを証明するために、図10に示すように、縦に狭い開口部AとBがある2枚のカードを用意します。カードを1枚ずつ重ねて置き、[80ページ]水平方向にスライドさせることができ、点線の長方形で輪郭が示されたスペクトルの任意の所望の部分に狭い開口部を移動させることができる。
図10．任意の2つのスペクトル色を混合するためのスライド。
[81ページ]上のカードの開口部Aをスペクトルの黄色に、下のカードの開口部Bを青色に当ててください。すると、スクリーン上に明るい領域が形成され、単純な青と黄色の光線によって照らされます。しかし、それは白であり、ブリュースターの理論が正しければ緑色になるはずです。最初の試みで白が完全に純粋でない場合は、AまたはBを部分的に覆うことで簡単に純粋にすることができます。白が黄色っぽい場合はAを、青っぽい場合はBを覆います。したがって、単純なスペクトルの青と黄色は、複合色と同様に、真の補色関係にあると言えます。[82ページ]スペクトルを2つの部分に分割したときに形成される色合い。
しかしながら、青と黄色が混ざり合って生じる白色光は、肉眼では通常の白色光と区別できないものの、非常に異なる性質を持っていることは注目に値する。ほとんどの有色物体は、この光に照らされると色合いが大きく変化する。例えば、通常の光の下では鮮やかな赤色に見えるリボンは、青黄色の光に当てると、暗いスレート色、ほとんど黒色に見える。
開口部Aを緑色以外のスペクトルのどの部分に置いても、Bを前後に移動させることで、Aの色と補色関係にある別の部分を必ず見つけることができます。[83ページ]単純な補色はありません。紫色が必要ですが、紫色はスペクトルには存在しません。しかし、スペクトルの青と赤を少量ずつ混ぜ合わせることで紫色を作ることができます。3つの単純な色の混合を研究するには、図10に示す2枚のスライドに3枚目のスライドを追加することができます。
以下の表は、主な補色ペアを示しています。
補色表
赤 緑がかった青色
オレンジ スカイブルー
黄色 青
緑がかった黄色 バイオレット
緑 紫
[84ページ]
第3章
眼の光学的な欠陥。
視覚は、たとえ最も正常な状態であっても、何らかの欠陥や異常を伴っていることは、これまで何度も指摘されてきた。これらの欠陥や異常の中には、眼球自体の構造や設計に起因するものもあり、これらは大きく物理的なものと分類できる。一方、心理的な原因によるものもあり、視神経と脳を通して提示される現象を、心が誤って解釈することによって生じる。
数多くの身体的欠陥の中で[85ページ]目において、色収差を適切に補正する手段が欠如していることほど驚くべきことはない。この欠陥が驚くべきなのは、少なくとも目の製造に実際に携わったことのない者にとっては、非常に容易に回避できたはずの欠陥に見えるからである。単なる理論家が判断する限り、無色収差レンズの配置は、私たちが現在使用している配置と同じくらい単純で、同じくらい安価であったはずだ（もしこの表現が許されるならば）。確かに、私たちは補正されていないレンズで人生をうまく送っており、実際、通常の観察ではその不完全さの証拠を見つけることはほとんど不可能である。しかし、その存在は明白であり、様々な方法で容易に証明することができる。[86ページ]方法論。無彩色眼であれば視力が向上するという結論は避けられないが、そのような改善が不釣り合いに高いコストでしか達成できない理由が存在する可能性はないのかという疑問は、現時点では答えられない。
光学や一般物理学の初歩的な教科書で扱われている事柄に立ち入ることなく、色収差と無色収差という用語の意味を簡単に説明しておくことが望ましいだろう。
図11．単色光のレンズによる屈折。
図11のLLは円形凸レンズを表し、Pは光点であり、レンズの軸上にあると仮定するのが最も都合が良い。まず、Pがガラスのシェードで囲まれていると想像し、[87ページ]単色赤色光のみを透過します。点 P からレンズに入射する光は、共役焦点 F に一点に屈折し、この点を通過した後再び発散します。屈折した光線は、実際には F を頂点とする二重円錐を形成します。白いスクリーンを F に保持すると、その上に光点の小さな鮮明な像が結像します。しかし、スクリーンをレンズに近づけたり遠ざけたりすると、光の円錐が切断され、像はもはや点として現れませんが、[88ページ]赤い円盤として現れ、スクリーンとFとの距離が遠くなるほど大きくなります。このような円盤は「拡散円」と呼ばれます。
ここで、光源を囲む赤いガラスの代わりに、赤い光線だけでなく紫色の光線も透過できる紫色のガラスを使うとしましょう。レンズは、通過する赤い光線と紫色の光線の両方を収束させますが、紫色の光線は赤い光線よりも屈折しやすく、直進経路から外れやすいため、図12に示すように2つの二重円錐が形成されます。図12では、赤い円錐の輪郭は実線で、紫色の円錐の輪郭は点で表されています。
[89ページ]
図12．二色光の屈折。
赤い光線の焦点はこれまでと同様にFにあるが、紫色の光線の焦点はHのようにレンズに近い位置にある。このことから、紫色の光源の鮮明な像をレンズの後ろのスクリーン上に形成することは不可能であることがわかる。赤い光線の焦点を通る線CCで示される位置にスクリーンを保持すると、紫色の光の円錐の1つが切断され、Fの像は紫色のハローに囲まれているように見える。AAの位置にスクリーンを保持すると、[90ページ]スクリーンには、周囲に赤いハローのある画像が映し出される。赤色と紫色の錐体表面が交わる平面であるBBにおいてのみ、色の縁のない画像が得られる。しかし、ここでは赤色と紫色の光線がどちらも焦点が合っていないため、良好な解像度は得られず、発光点は目に見える直径の紫色の円盤または拡散円として表現される。
あらゆる屈折率の光線がレンズに当たるようにすると（光源が色付きガラスで遮られていない場合）、HとFを結ぶ直線上に頂点を持つ無数の円錐のペアが形成される。これらの円錐がすべて単一の平面で交わることはあり得ないことは明らかであり、[91ページ]したがって、投影画像の端が完全に無色になる位置は見つからないが、レンズからある程度離れた位置では、光の最も明るい成分、すなわち黄色と緑色がほぼ焦点を合わせられ、色のついた境界が最も目立たなくなり、赤色と紫色の光線が混ざり合うため、紫色を帯びる。
これらの理由から、均一な光以外では、単一のガラスレンズでは、発光点や、表面が点の集合体とみなせる照明された物体の完全に鮮明な像を得ることはできません。したがって、このようなレンズは、鮮明な像が求められる場合には決して使用されません。異なる屈折率を持つ光の不均一性によって生じる混乱は、[92ページ]色付きの光線は、レンズの色収差によるものと言われている。
この件に関連して、物理光学の歴史には興味深いエピソードがあります。アイザック・ニュートン卿は、単一のレンズでは色収差を完全に排除することはできないものの、いわゆる無色収差レンズの組み合わせを工夫することで、その欠点を克服し、屈折率に関わらず一点から発せられるすべての光線を一点に集束させることができるのではないかと考えました。しかし、このことを検証するために行った実験の結果、彼はそのような結果は決して得られないという結論に至りました。なぜなら、彼が述べたように、すべての物質における色の分散量は常に屈折量に正確に比例するからです。このため、彼は[93ページ]彼は、本当に優れた屈折望遠鏡を製作しようとするのは無駄だと自信満々に宣言し、彼の名声に付随する権威は非常に大きかったため、長年にわたってその方向へのあらゆる努力は放棄された。
しかしながら、時折、ニュートンが誤っていたのではないかと推測する哲学者たちが現れた。そして興味深いことに、彼らは皆、目の無彩色性という自明の事実に基づいて懐疑論を展開した。目のレンズ系は疑いなく無彩色であるのだから、人工的に同等の効果を持つレンズ系を構築できないはずがない、と彼らは主張したのである。
ついに、ニュートンが基礎実験を行い発表してから80年以上経って、[94ページ]現役の眼鏡技師であるジョン・ドロンドに、ニュートンの実験を再現してみる価値があるかもしれないと助言したところ、ドロンドはすぐにニュートンの事実認識が間違っていることに気づき、記録された結果は真実と真っ向から対立していた。偉大な人物の記憶に敬意を表するならば、ニュートンの観察は「性急な」ものだったと言うのが通例だが、現代の理系学生が同様の過ちを犯した場合、その行為は極めて不注意だと非難される可能性も否定できない。
ニュートンの誤りを解明したドロンドは、非常に満足のいく品質の色消しレンズを製作することにほとんど困難を感じなかった。彼の製作した望遠鏡は長らく最高の評価を得ており、最高の光学機器であった。[95ページ]現代の多くのものは、彼の発明の直接の子孫である。
ニュートンの結論は誤りであると主張した人々は正しかったと言えるが、その主張の根拠が全く妥当ではなかったことは注目に値する。なぜなら、先に述べたように、眼のレンズは決して無彩色ではないからである。このことを証明する方法は数多くあるが、中でも最も印象的なのは以下の方法である。
電気光の細長いスペクトルを白いスクリーンに投影する。プリズムとレンズは、スペクトルの上端と下端が明確に定義され、厳密に平行になるように注意深く配置されている。スクリーンの近くに立っている観察者にとって、スペクトルは[96ページ]明るい多色の長方形のように見える。しかし、数フィートの距離から見ると、スペクトルは長方形には見えず、上端と下端はもはや平行ではなく、図13に示すように、青と紫に向かって扇状に広がっているように見える。これは、少し離れた物体から発せられる紫と一部の青色の光線は、どんなに努力しても網膜上に焦点を合わせることができないためである。これらの光線は屈折が大きすぎるため、目の調節機構ではレンズの凸面を十分に小さくして鮮明な像を投影することができない。すべての点が光の円に拡大され、光線の屈折が大きいほどその円は大きくなる。そして、これらの拡散円が適切な範囲を超えて広がっていくことが、[97ページ]画像の境界線によって、幅が広く見える効果が生じる。
凹レンズを使えば、過度の凸レンズ効果を打ち消すのは簡単なことです。例えば、正常な視力を持つ人が、遠くから見るとスペクトルの紫色の端がぼやけて広がって見える場合、近視用の適切な眼鏡を通して見ると、すぐにその色がはっきりと見え、本来の幅になっていることがわかります。
図13．遠方から見た狭帯域スペクトル。
長方形の白い光のパッチ[98ページ]長方形のスペクトルとほぼ同じ寸法のパッチがスクリーン上に投影されます。パッチから反射された光には、以前と同様にさまざまなスペクトル色が含まれますが、それらは横に広がるのではなく、混合または重ね合わされます。パッチは、とりわけ、目が容易に焦点を合わせることができる黄色と緑の光線を放出します。また、すでに示したように、肉眼では焦点を合わせることができない紫色の光線も放出します。拡散円の存在により、より明るい色の光線によるほぼ重ね合わされた像よりも大きな紫色の像が網膜上に形成される必要があります。したがって、遠くから見ると、白いパッチは紫色の境界を示すと予想されます。しかし、[99ページ]観察者はそのような境界線を意識することはないだろうと主張した。なぜなら、境界線は実際に存在するものの、その光度は比較的弱く、より明るい光線によって生じるまぶしさの中に埋もれてしまうからである。
しかし、投影灯とスクリーンの間に、分光器を用いた実験で濃い青色と紫色の光のみを透過することが分かったガラスの組み合わせを挿入することで、これらの明るい光線を遮断することが可能です。すると、長方形は青紫色になり、近くで見ると非常に鮮明でくっきりとした輪郭を保ちますが、少し離れて見るとぼやけて実際よりも大きく見えるようになります。
この最後の効果を実証するもう一つの、そしておそらくさらに良い方法は、[100ページ]光源（アーク灯や石灰灯のような強力な光源）を、片側にすりガラスの窓が付いた箱の中に収める。窓が色付きガラスで覆われている場合、観察者が近くにいない限り、その輪郭ははっきりと判別できないが、適切な凹レンズの眼鏡を使用すれば、かなり遠くからでもはっきりと見ることができる。
距離感の概念が特定の色と結びついていることはよく知られています。部屋は、壁紙や塗装が青紫色の場合、赤色の場合よりも広く感じられます。前者の場合、壁は見る人から遠ざかっているように見え、後者の場合、近づいてくるように見えます。同様に、紫色の背景に赤い点があると、表面から明らかに隆起しているように見えますが、紫色の地に赤い点があると、表面から明らかに隆起しているように見えます。[101ページ]赤い地面上の点が凹んでいるように見える。これらの現象は、目の不完全な色覚によって完全に説明される。赤い物体を見るとき、近くの物体を見るときとまったく同じように、毛様体筋を使って水晶体を調節する必要がある。どちらの場合も、網膜上に鮮明な像を得るためには、水晶体の凸面を大きくして焦点距離を短くする必要がある。また、青や紫の物体をはっきりと見たいときは、視線を地平線に向けているときと同じように、毛様体筋を緩めて水晶体の凸面をできるだけ小さくする必要がある。私たちは、物体の像を焦点を合わせるのに必要な筋肉の力によって、物体の距離を概算することに慣れているため、[102ページ]赤色は私たちの心の中で近さと結びつき、紫色は遠さと結びつくようになる。
これらの心理的効果は、日常生活で目にする不純な色であっても十分に現れるが、スペクトルのような純粋な色を観察する場合、当然ながらより顕著になる。
美しい例として、二重スリットを用いた際にスクリーン上に形成される、文字Vのような形をした一対の短い明るいスペクトルが挙げられる。鮮やかな色のV字は、まるで傾斜した板のペアのようにくっきりと浮かび上がり、手前の縁は赤、奥の縁は紫色になっている。（図14参照）
[103ページ]
図14．V字型スリットで形成されたスペクトル。
他の多くの方法で、ほとんどまたは全く装置を使わずに、白色光のさまざまな成分が目のレンズによって均等に屈折されるわけではないことを誰でも簡単に納得できるだろう。例えば、一般的な濃い青色のコバルトガラス[7]を通して白熱電球のフィラメントを見てみるとよい。このガラスはスペクトルの中央に対応する色の光線を遮断する一方で、赤色と白色の光線を透過させる性質を持っている。[104ページ]青色。わずか数インチの距離から見ると、フィラメントは淡い青色で、明るい赤色の縁取りがあるように見えます。青色の光線は完全に集束しており、赤色の光線は拡散円を形成しています。6～8フィートほど離れてもう一度見ると、色が反転し、フィラメントは赤色、縁取りは青紫色に見えます。さらに遠く、約15～20フィート離れると、大きな拡散円のために電球全体が青紫色の光で満たされているように見え、フィラメントの赤い像は以前よりもさらに鮮明に見えるかもしれません。遠くのアーク灯が、空気が非常に澄んでいる場合でも常に黄色がかった色に見えるのは、おそらく目の非色覚異常によるものでしょう。アーク灯の青色と紫色の成分のかなりの割合が[105ページ]広範囲に拡散すると必然的に失われる。[8]
もう一度、紫色の光だけを透過する色付き眼鏡を通して、日当たりの良い風景や壁のポスターを見てみてください。すると、一時的にひどく近視になり、すべてがぼやけて不明瞭に見えるでしょう。しかし、近視の矯正に通常用いられる凹レンズの眼鏡をかけると、視力は正常に戻ります。色付き眼鏡を通して透過する光の弱さが許す限り、木々や家々ははっきりと見え、ポスターの文字も容易に読み取れるようになります。
[106ページ]もちろん、色付き眼鏡を挟むことで実際にぼやけた像が生じるわけではありません。単にその存在を認識できるようになるだけです。通常の状態では、より明るい光線によって生じる鮮明な像には必ずぼやけた像が伴い、その存在は全体の鮮明度に悪影響を及ぼすことは避けられません。このようなぼやけは、少なくとも焦点の合った像の暗い部分を曇らせる傾向があり、私たちはその存在をはっきりと意識することはありませんが、もしぼやけが解消されれば、視力は確実に向上するでしょう。
目が黄色と緑色に調節されている場合（通常そうであるように）、赤色光線によって生じる拡散円は、最も屈折性の高い光線による拡散円よりも目立たない。しかし[107ページ]適切な濃赤色のガラスで覆われた電球のフィラメントのような赤い物体を、通常の視距離（目から9～10インチ程度）に置くと、凸レンズを使わなければ焦点を合わせることが不可能です。この場合、近視が強すぎるのではなく、遠視が強すぎるために物体がはっきりと見えないのです。つまり、目の水晶体は赤い光線を十分に屈折させて網膜上に鮮明な像を結ぶことができないため、人工的な手段で屈折を強める必要があるのです。
とはいえ、私が言ったように、目が順応している明るい物体を見ているときには色の境界線の痕跡を検出することは困難、あるいは不可能ですが、[108ページ]対象物がはっきりと見えるには少し遠すぎたり近すぎたりする距離にある場合。この目的のための非常に優れた装置として、フォン・ベツォルトによるものがある。これは、一般的な拡大鏡のような非色収差ガラスレンズを使用して、円形の黒い点を囲む一連の円形の黒い帯からなる標的のようなデザインが描かれた透明フィルムまたはランタンスライドを投影することで説明できる。[9] （図15参照 ）。
図15．ベゾルド図。
ガラスレンズが巨大な眼（特定の調節状態にある）のレンズを表し、スクリーンが[109ページ]網膜。仮想の目はスライド上のデザインを見ており、これが最も鮮明な視力が得られる距離にあるとき、網膜スクリーン上にターゲットのかなり鮮明な像が形成される。
次に、ランタンスライドをレンズに（またはレンズをスライドに）徐々に近づけ、はっきりと見えないほど近づけます。これにより、スペクトルの赤色端に対応する屈折率の低い光線によって形成される拡散円が拡大し、同時に紫色端に対応する屈折率の高い光線によって形成される拡散円が縮小します。最初の結果として、円形の暗い帯は赤褐色になり、その間の空間は青みがかった色になります。レンズとスライドの間の距離が大きくなるにつれて、[110ページ]さらに光が弱まるにつれて、色合いはより多様で鮮やかになり、ついには明るい赤色の中心点の周りに美しい色の輪がいくつも現れる。
使用するレンズが無色収差レンズである場合、これらの効果は生じません。無色収差レンズでは、拡散円がすべて同時に拡大または縮小されるため、ランタンスライド（またはレンズ）の往復運動は、色の知覚可能な分散を引き起こすことなく、画像の鮮明度に影響を与えるだけです。
ここで注目すべきは、補正されていないガラスレンズで観察される色現象が、目のレンズでも非常によく観察されるということである。明るい背景の前にスライドをかざし、徐々に目に近づけていくだけで、[111ページ]模様ははっきりとは見えません。すると、黒い帯は茶色に、白い帯は青に、中央の斑点は鮮やかな赤に変化して見えます。印刷された図（図15）を明るい場所で片目から4～5インチ離して見ると、それ自体に色がはっきりと現れます。
もう一つ実験を挙げることができます。明るい印刷物のページを片目で見て、茶色の紙片を目のすぐ近くに持ち、瞳孔の半分ほどを覆います。すると、黒い文字が色で縁取られているように見えます。茶色の紙の端に向かって青、反対側に向かってオレンジ色になります。広告などでよくあるように、文字が黒地に白の場合は、色が入れ替わります。[112ページ]図12の図を見れば、色のついた境界線はすぐに理解できるだろう。しかし、網膜上の像は反転していることを覚えておく必要がある。
したがって、眼の水晶体は無彩色の組み合わせを形成しないことが、疑いの余地なく証明された。
眼に影響を与えるもう一つの特異な現象で、光学機器では起こらないのが乱視です。房水とともに外側のレンズを形成する角膜の表面は、完全な球形であることは少なく、一般的にはスプーンのくぼみのような形をしており、曲率は水平方向よりも垂直方向の方が大きくなっています。このようなレンズで屈折した後、光点から発せられた光線は一点に集束せず、[113ページ]レンズからの距離が異なる2本の短い直線（一方は水平、もう一方は垂直）に沿って、小さな点の鮮明な像はどこにも生成されない。
図16．乱視の影響
この変形から非常に奇妙な結果が生じる。図16のように2本の直線が互いに直角に引かれている場合、両方を同時にはっきりと見ることは不可能である。紙を目から一定の短い距離（約8）に保持すると、[114ページ]または9インチの距離では、水平線は黒くはっきりと見えるのに対し、もう一方の線は灰色がかって不明瞭です。さらに遠くから見ると、垂直線の方が黒く見えます。この効果は図17に非常によく示されています。ほとんどの人にとって、中央部分の線は両端の線よりもはるかに黒く、あるいははるかに明るく見えますが、実際には全く同じです。このタイプの乱視がひどい場合は、円柱レンズの眼鏡を使用することで矯正できます。
図17．乱視の影響。
しかし、別の種類の[115ページ]乱視（不正乱視とも呼ばれる）は、誰もが多かれ少なかれ罹患するものであり、人工的な矯正器具では改善できない。幸いなことに、日常生活で大きな不便を引き起こすことはあまりない。
不正乱視は、一般的に次のような方法で確認できます。細い針の先で、アルミホイルに非常に小さな穴を開けます。アルミホイルを光にかざし、片方の目を閉じて穴を見ます。最もよく見える距離（約25センチ）でも、穴の周りはギザギザに見え、まるで完全な円形ではないかのようです。しかし、アルミホイルを1～2センチほど目に近づけると、穴はほぼ円形に見えなくなり、[116ページ]5本以上の明瞭な光線を持つ小さな星の形をしている。星の形状は、一般的に右目と左目で同じではなく、光線の数や相対的な大きさが異なり、垂直方向に対して異なる角度で傾いている場合もある。図18は、照明がかなり強いときに私の両目に見える星の形を示している。
図18．光点の星のような像。
錫箔に複数の穴を開けると、当然それぞれが別の星を生じ、同じ目で見たすべての星は同じモデルに基づいて描かれているように見えるが、[117ページ]中には、他のものよりも大きかったり明るかったりするものもある。
図19．水晶体の縫合線。
これらの実験で観察された星形、そして天の星々そのもの（完全な視力があれば単なる光る点として見える）の形は、眼の水晶体の特異な構造に起因するものであることは疑いの余地がない。水晶体はガラスレンズのような均質な塊ではなく、図に示すように、放射状に接合された複数の別々の部分から構成されている。 [118ページ]図19に模式的に示す。新生児の眼にはこのような部分が3つあり、水晶体の片側の放射状接合部は反対側の接合部と対向しておらず、中間の位置にある。図では、水晶体の前面の接合部は実線で、背面の接合部は点で表されている。成人の水晶体に見られる縫合線の数は、一般的に6本以上である。
しかし、これらの放射状の縫合線が、明るい点から発せられているように見える光線と何らかの形で密接に関係していることは確かだが、この現象がどのようにして引き起こされるのか、その正確な方法についてはまだ十分な説明がなされていないことを認めざるを得ない。眼科医は、不規則な屈折についての漠然とした説明で満足しているようである。[119ページ]しかし、どのような種類の不規則性が観察されたすべての事実を十分に説明できるのかは、私の知る限り、正確には解明されていない。この問題はそれほど解決が難しいものではなく、物理学者と生理学者の共同研究によって容易に解決できるはずだ。
正常な眼に現れる不規則乱視の現象は非常に興味深いものであり、私自身がこの件に関して行った実験について簡単に触れさせていただきたいと思います。[10]
[120ページ]
図20．発光点の複数像。
25カンデラの密閉型電球からの光が、真鍮板に開けられた直径約1/12インチ（2mm）の円形開口部を通して入射した。開口部の後ろには、すりガラス板とルビーレッドガラス板がそれぞれ1枚ずつ配置された。このようにして形成された単色光の小さな円盤を、適切な距離（私の場合は約2フィート）から焦点距離11インチの凹レンズを通して観察すると、光量の少ない背景の上に7つの明るい円形の点として現れた。その様子は図20にやや理想化された形で示されているが、実際の点は全く同じではなかった。[121ページ]それらは明確に区別できるものでも、そこに示されているように規則的に配置されているものでもなかったし、右目と左目の配置も全く同じではなかった。
距離を徐々に伸ばしていくと、円周上の各斑点はまず放射状に伸び、その後2つの円形に分裂しました。同時に、発光する地の上に新たな斑点が現れ、図形の対称性はほぼ保たれていました。図21は この膨張過程のある段階を示しています。この実験を繰り返した観察者は、その様子を大きな未熟なブラックベリーに例え、好意的に表現しました。
距離がさらに広がると、斑点は増え続け、最終的には非常に多くなりました。しかし、その配置はすぐに[122ページ]それらははるかに不規則で、ほとんどのものの輪郭は不明瞭だった。約20フィートのところに、輪郭がほぼ円形で不規則な斑点に覆われた光る斑点が見えた。その上に、水晶体の縫合線と思われる、明るく部分的に重なり合った斑点の列が重なっていた。
図21.—画像数の増加。
狭い隙間から中距離で穴を覗き込んだところ、[123ページ] （幅約1/30インチ）のスリットを眼とレンズの間に挟むと、図22に示すように、うねるように並んだ円形の斑点が1列だけ見えた。スリットをその長さに垂直な方向にわずかに動かすと、円形の斑点が波のように動き、先に述べた優れた観察者が指摘したように、毛虫がうごめく様子を思わせた。
図22．スリットを通して見た複数の像。
距離を十分に伸ばすことで[124ページ]光源と目の間には、24個か25個もの明るい点が一列に並んで見えることもあったが、正確に数えることはできなかった。さらに距離を離したり、焦点距離の短いレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）を使ったりすると、それらはぼやけて見えなくなり、最終的には数百個もの小さなぼやけた像に分解され、それぞれがぼんやりとした暗い線で隔てられているように見えた。
図23．電球のフィラメントの画像。
光源が単純な円形よりも特徴的で目立つ形状であれば、観察が容易になるのではないかと考えた。そこで、半円形や三角形の穴を使った実験を行ったところ、いくつかの点で好ましい結果が得られたが、その後、はるかに優れた結果が得られた。[125ページ]これは、色付きガラスで覆われた電球の馬蹄形のフィラメントを光源として使用することによって得られる。このような電球を、焦点距離が約6インチの凹レンズまたは凸レンズを通して数フィートの距離から見ると、網膜上に形成されるおおよそ楕円形の光のパッチは、ガラスや水のような均質な物質でできた目の透明な媒体によって生じるような、単なるぼやけたぼやけではなく、図23に示すように、フィラメントの個々の像が多数集まってできているように見え、それらの像の中には他のものよりも明るいものもあった。
[126ページ]
図24A.—水平スリットによる画像。
[127ページ]
図24B.—垂直スリットによる画像。
分光器のスリットを眼とレンズの間に挿入し、その幅を適切に調整すると、フィラメントの列が1列だけ観察され、スリットを水平、垂直、および中間位置に配置したときの見え方は図24のA、B、Cに示されているとおりであった。以前と同様に、ランプから徐々に離れることで像の数を約25個まで増やすことができたが、注意深く観察すると、[128ページ]これらのほとんどが実際にはクラスターで構成されており、それぞれがフィラメントの15個か20個のぼやけた像から成り立っていることがわかった。さらに強力なレンズでクラスターの構成要素をさらに分離すると、ぼやけて見える像の総数は500個近くに達すると推定された。直径を仮定すると、[129ページ]瞳孔が5分の1インチであることから、これらの観察結果は、水晶体の内部または近傍に位置し、長さまたは幅が約1/2000インチの要素から構成される、かなり規則的な解剖学的構造が、この現象の原因であることを示唆しているように思われる。これらの多重像を生み出す構造が、 水晶体自体の繊維にあるのか、それとも水晶体を覆う膜にあるのかについては、私は意見を述べるつもりはない。
図24C.—斜めスリットによる画像。
これまで述べてきたような特異な症状を持つ器官が、観察対象に合わせて調整されると、これほど鮮明な画像を提供してくれるというのは、実に素晴らしいことである。
[130ページ]
第4章
いくつかの錯視。
錯視は一般的に、視覚器官を通して提示された現象を心が誤って解釈することによって生じる。錯視には様々な種類があるが、一見すると共通点がほとんどないように見えるものの多くは、一つの原因、すなわち、心が明確な尺度や測定基準を形成し、それに従うことができないことから生じていると私は考えている。
物理的方法によって量や質を規定する場合、我々が用いる基準は不変である。[131ページ]例えば、長さは定規で測ったり、時間間隔は時計で測ったり、質量や重量は標準化された金属の塊と比較したりすることができます。そして、そのような場合すべてにおいて、使用する測定器具が良質で、かつ熟練した技術で用いられる限り、結果の一貫性と均一性には絶対的な信頼を置くことができます。
しかし、同じフィート定規で測定すると正確に等しいと判明する2つの長さが、心によって形成される推定値では必ずしも等しいとは限りません。たとえば、図25の2本の線を見てください。フィート定規によれば、それぞれの長さはちょうど1インチですが、心はためらうことなく垂直の線がもう一方の線よりもかなり長いと判断します。心が適用されている基準は、[132ページ]物理的なものは、どちらの場合も同一である。精神的な推定の一般的な不確実性を示す例は他にも多数挙げられるだろう。
図25．長さの錯覚。
私たちが無意識に用いる漠然とした精神的基準の変動は、普遍的とは言えないまでも非常に広範な適用法則によって支配されているように思われる。この法則自体は単純で十分に理解できるものの、適切な一般性をもって定式化することは容易ではない。私の努力の最良の結果は、次の扱いにくい記述である。[133ページ]ある性質や状態を評価する際には、その性質や状態に関して、比較対象となる対象物や他の実体（その性質や状態が属性となっているもの）に同化する傾向がある。
より平易で、しかし厳密さに欠ける言い方をすれば、人はあらゆる種類の極端な状況を最小化しようとする傾向があり、平均的な状態からの逸脱を過小評価し、その結果、平均的な状態や標準的な状態に対する認識を変化させることで、特定の事例において私たちの目に留まる逸脱が、大きいというよりも小さいように見えるようにする傾向がある。
したがって、長い、または高いと印象づけられるものを見ると、長さの精神的な基準はすぐに[134ページ]増加した。まるで、物理的な測定を行う際に、フィート定規が自動的に長さに数インチ加算されるかのように、それでもなお標準フィートを表していると想定される。明らかに、この増加した定規を用いて測定されたものは、フィートの数が少なくなり、したがって、定規が変更されなかった場合よりも短く見えるだろう。
スイスを初めて訪れる人が、山の高さが思ったより低いことにがっかりするのはよくあることだ。標高1万フィートの山は、標高500フィートの丘の20倍も高いようには見えない。実際には、この2つのケースでは異なる測定尺度が適用されている。観察者はそれに気づいていないが、山は[135ページ]丘よりも大きな単位で推定される。
図26．長さの錯覚。
図26の2本の直線のように、長さが異なる2つの隣接するものを頭の中で比較すると、短い方の直線を単独で見た場合よりも長く感じ、長い方の直線を短く感じる傾向があります。図中の2本の直線のうち、下の直線はもう一方の直線のちょうど2倍の長さですが、そうは見えません。それぞれの直線は、中間の長さの仮想的な直線との実際の差よりも小さいと認識されます。
[136ページ]
図27．長さの錯覚。
図27のAのように、直線の両端に2本の斜めに分岐した線が取り付けられている場合、直線自体の長さよりも長いという印象を与えます。直線は比較的短いと考えられているため、これらの線が取り付けられていない場合よりも小さな単位で評価され、結果として長く見えるのです。一方、Bのように線が合流している場合は、長さは短く感じられます。与えられた直線の長さは平均値や平均を超えていると考えられ、標準値は標準値を超えていると見なされます。[137ページ]推定に用いられる値がそれに応じて増加し、線が実際よりも短く見えるようになっている。見た目とは裏腹に、2本の線AとBは実際には同じ長さである。
図28に示すように、添付された線を複製することで、その誤解を招く効果は強まります。これはよく知られた錯覚であり、これまで様々な説明が提案されてきました。この誤謬は、私が指摘した法則に従って、精神的基準を変化させることで十分に説明できると私は考えます。
図28．長さの錯覚。
[138ページ]他にも、同じ法則の作用に起因すると思われる逆説的な現象がいくつかある。図29は、興味深い例を示している。図の両端には短い垂直線があり、ちょうど真ん中にも別の線がある。真ん中と左端の間にはさらに数本の線が挿入され、真ん中の右側のスペースは空白になっている。図を何気なく見た人は、真ん中の線で均等に分割されているとは考えにくく、左側の部分が右側よりも明らかに長く見えるだろう。
図29．距離の錯覚。
示すことは難しくない[139ページ]錯覚の原因はここにある。左側の部分を見ると、細かい区分に注意が向けられ、それに応じて精神的な単位も小さくなる。一方、区分されていない部分を評価する際には、より大きな単位が用いられる。
もう一つ例として、油断している人がよく陥る落とし穴を挙げましょう。ある人に、部屋の壁に、紳士の背の高い帽子の高さに相当すると思う床からの高さを印するように頼んでみてください。以前に騙された経験がない限り、必ず数インチ高い位置に印をつけるでしょう。明らかに、帽子の高さは、部屋の高さよりも低い基準で無意識のうちに判断されているのです。
提示された錯覚[140ページ]図25 （132ページ）の水平線と垂直線は、 やや間接的ではあるものの、同様の原因に起因しています。私たちは、水平方向の距離を測る際に、垂直方向の距離を測る時よりも、一般的に大きな基準を適用します。これは、私たちが慣れ親しんでいる水平方向の大きさが、垂直方向の大きさよりも全体的にずっと大きいからです。家、塔、尖塔、木、あるいは山の高さでさえ、地球の表面やその上にある多くのものの水平方向の広がりと比べると、取るに足らないものです。私たちは常にそれらに目を向けています。このため、水平方向は広がりが大きいと、垂直方向は広がりが小さいと認識するようになり、私たちの法則に従って、ある距離は垂直方向に測ると水平方向に測るよりも長く見えるのです。[141ページ]水平方向に。したがって、図25のような錯視が生じる。
しかし、この法則が当てはまるのは長さや距離に限ったことではない。心理光学的な推定が可能なほとんどすべての場合において、精神的な基準は不安定であり、推定対象となる性質や状態に関して、それが現れる実体と同化してしまう傾向がある。これは、例えば、傾斜角や傾斜、空間における動き、光度、あるいは色の純度を判断する場合にも当てはまる。
自転車に乗る人なら誰でも、見た目だけで坂の傾斜を正しく判断するのがいかに難しいかを知っている。坂は実際よりも大きく見えたり小さく見えたりするだけでなく、特定の状況下では、平坦な坂でも実際はそうではない場合がある。[142ページ]時には上向きまたは下向きの傾斜として現れることがあり、緩やかな上昇が下降と間違われることもあり、その逆もまた然りです。
通常、斜面は、水平面と平行な、または重力の方向と直角な水平面に対する傾斜によって指定されます。物理的に考えると、任意の地点の水平面は明確で不変です。傾斜を精神的に判断する際には、物理的な水平面と同一であると想定される仮想の平面を基準として用います。しかし、私たちの精神的な平面は完全に安定しているわけではありません。斜面をこの平面に照らし合わせると、無意識のうちに精神的な平面をわずかに傾け、斜面と平行にしようとします。したがって、単純な斜面の傾斜は、[143ページ]誤解を招くような合併症は存在せず、常に過小評価されている。
図30．傾斜の錯覚。
これは図30で説明できます。ABが真の水平線である場合、斜線CDの傾きは角度CO Aで正しく指定されます。しかし、レベルを測るための機器が手元にない場合、点線で示された（誇張された）位置にあると必ず想像することになります。[144ページ]EF の場合、実際のレベル AB は C D とは反対方向に傾いているように見えるでしょう。
この種の錯視は、 図31のツェルナーの線によって非常によく実証されている。左から右に分岐しているように見える2本の太線は、実際には完全に平行である。
図31．ツェルナー線。
傾斜の異なる坂道が連続する際にサイクリストが陥る様々な錯覚について、これ以上詳しく説明する必要はないだろう。それらはすべて、同じ一般的な原理から生じるものだからだ。
物体が動いているとは、物体が相対的に位置を変えているときに言う。[145ページ]地球は、実際にはほとんど動かないものとみなすことができる。したがって、地球および地球にしっかりと固定されたあらゆるものの運動状態は、地上のあらゆるものの運動が基準となる物理的なゼロ点、すなわち基準となる。しかし、対応する精神的な基準は、特に静止した物体との比較によって容易に検証できない場合、物理的な基準から逸脱する傾向がある。実際、精神的な基準は、観察対象の運動物体と同じ方向に動く傾向があり、その結果、物体の見かけの速度は本来あるべき速度よりもかなり小さくなる。
判断に及ぼされる影響は、原因がなくなった後もかなりの期間続くことがある。[146ページ]動いている物体が見えなくなったり、突然静止したりした場合、固定された物体は、錯覚的な精神的基準と比較されると、数秒間、反対方向に動いているように見える。
私はこの現象を非常に分かりやすく示すことができるランタンスライド（図32）を考案しました。正方形の金属板に垂直なスリットが切り込まれており、図ではそのスリットが陰影で示されています。金属板の後ろには不透明な円盤があり、適切な機構によってその中心軸を中心に回転させることができます。円盤には、点線で示されているように、スリットと同じ幅の螺旋状の開口部が切り込まれています。このスライドを光学ランタンにセットすると、スリットと螺旋状の開口部が交差する部分に形成された開口部を通過する光によって、小さな明るい光点が生じます。[147ページ] ランタンから適切な距離に吊るされた白い衝立にパッチを貼る。
図32．動きの錯覚を示すスライド。
ディスクを矢印の方向に回転させると、明るい部分が上に移動し、[148ページ]最終的には消えてしまいますが、消える瞬間に下から新しい斑点が現れ、これも上方向に移動します。こうしてスクリーン上には、上昇する明るい斑点が連続して現れます。これらの斑点が約15分間観察された後、ディスクが突然停止すると、誤った精神的基準の持続性がすぐに明らかになります。明るい斑点は実際には静止しているにもかかわらず、静止しているように見えず、ゆっくりと下降し続け、おそらく10秒間ほどその速度が徐々に遅くなります。明るい斑点の上昇運動によって、観察者はよりゆっくりとした上昇運動をゼロ、つまり静止の基準とみなし、実際に静止している斑点をこの物理的に誤った基準に照らし合わせてしまうのです。[149ページ]標準では、パッチが下降しているように見える錯覚が生じる。
この実験は、明るい部分を大きなスクリーンの中央に投影すると最も効果的です。円盤は1秒間に約3回転し、部屋は薄暗く、しかし完全に暗くならないようにしてください。
図33．運動の錯覚。
前述の錯視と同じ原理に基づいているに違いないが、その形態は全く異なる非常に注目すべき錯視が、図33に示されているものである。私の知る限り、これはこれまで注目されたことがない。
[150ページ]図に示すように、カード上に2本の直線（一方は垂直、もう一方は傾斜）が交差するように描かれている。このカードを、最も鮮明に見える距離で目の前に垂直に持ち、数インチの距離で上下に振る。すると、傾斜した線が、まるでカードに固定されていないかのように、横方向に振動するように見える。
これは、カードが移動する速度を過小評価した結果です。物事の真の状態を認識するよりも、心は、交点の上下の動きは、カード表面上の線自体の反対方向の水平方向の動きによるものであるという示唆を受け入れることを好みます。カードが垂直方向に下降しているとき[151ページ]直線は右に少しずれ、斜線は左にずれることで、カード自体の下降とは無関係に、両線の交点が下がる効果が生じる。カードが上昇すると、これらの水平方向の動きは逆になり、結果として交点が上がる。この仮定は、傾斜角が意図せず最小化される場合と全く同じである。
精神的な基準の不安定さを示すもう一つの例は、明るさの推定に見られる。明るい物体の明るさを、それほど明るくない物体を判断する際に用いるのと同じ単位で計算すると、実際の明るさよりも大きく見えてしまう。これは、疲労の影響とは全く無関係である。
[152ページ]
図34．―輝度の錯覚。
この事実は、よく知られた実験によってよく説明できます。図34は、長さの異なる複数のゼラチンフィルムを重ね合わせて階段状にした透明フィルムを撮影したものです。画像の右端では、光はフィルムの1層のみを通過しています。次の部分では2層、その次は3層、そして最後の部分では4層を通過しています。4層それぞれの輝度は、[153ページ]長方形を分割した正方形は、物理的には完全に均一ですが、画像のさまざまな部分で明るさの精神的な基準が異なり、場合によっては急激にではなく、滑らかに連続的に増減するため、各正方形は右よりも左に向かって明るく見えます。溝付き円柱の断片が示すものによく例えられるこの外観は、図を電気火花で瞬時に照らした場合にも同様によく示され、したがって、網膜疲労では説明できません。
正方形が、たとえ細かであっても明確な境界線で互いに区切られている場合、各正方形の輝度の基準は均一になり、[154ページ]錯覚は消え去る。この事実は、この現象が生理的な原因によるものだとする仮説を十分に否定するものである。
ここで、色の純度に関する、補助なしの判断の変動がもたらす興味深い結果について論じたいと思います。
視界の中で特定の色が目立つ場合、私たちはその色が、目立たない場合よりも純度が低い、あるいは薄い色だと考えがちである。私たちの白さの基準は、問題の色に近づこうとする傾向があるからだ。
分かりやすくするために、まずは特定の色、例えば赤に絞って考えてみましょう。純粋な赤とは、あらゆる不純物が全く含まれていない赤のことです。[155ページ]白色の混入。白色の含有量が増えるほど、不純物が多くなり、言い換えれば色が薄くなり、最終的には目に見える赤みが完全に消え、白色と区別がつかなくなる。
図35．色の錯覚。
純度の尺度を視覚的に示す便利な方法が図35に示されている。陰影のついた長方形は、塗装された厚紙の帯を表していると考えられる。[156ページ] または紙。右端では色は純粋な赤であると想定され、左に向かうにつれて赤は徐々に薄くなり、図の中央では完全な白に溶け込んでいます。左から右への0から100までの数字は、スケールの異なる部分における混合物に含まれる遊離赤の割合を示しています。輝度は全体を通して均一であると想定されています。
さて、赤色を希釈する白色光は、2つの部分から構成されていると考えることができます。1つは純粋な赤色そのものと全く同じ色相であり、もう1つは補色（この場合は緑がかった青色）の同量です。したがって、実際には、スケールに沿って移動していくと、[157ページ]100から0まで、混合物中の赤色の総量はゼロではなく半分に減少する一方、緑青色は右端のゼロからカード中央の50パーセントまで増加する割合で添加されます。四角形EDBFの縦座標は赤色の割合を、三角形EFBの縦座標は緑青色の割合を、それぞれスケールの異なる部分で示しています。
0とマークされた点より上にある帯の部分を色のゼロ、つまり白さまたは灰色（実質的には白さと同じ）を表すものとし、図を負の方向に続け、赤色の量を徐々に減らして、50パーセントから減少させましょう。[158ページ]F では完全に白が混ざっている状態から A では白が混ざっていない状態まで変化し、同時に緑がかった青色の割合が F での 50 パーセントから A での 100 パーセントまで増加します。結果として、カードの F と A の間の部分の色相は緑がかった青色となり、F のすぐ左側で非常に淡い色合いとして認識できるようになり、A に近づくにつれて純度が増し、A では完全に白が混ざっていない状態になります。
このように想像上のスケールには、それぞれスケールの半分を占め、中央線に向かって徐々に純度が薄れていく一対の色があります。ここで、一方の色が他方の色に溶け込む段階でのみ、色は全く存在せず、この領域は固定された物理的なゼロまたは基準を表し、そこから色が計算されます。[159ページ] 色の純度を、スケール上の他の部分と比較した値。完成したスケールは、元々は赤色のみを想定して作られたものですが、緑がかった青色にも同様に有効であることがわかります。緑がかった青色を正の値とすると、ゼロの反対側に位置する赤色は負の値とみなさなければなりません。補色関係にある他の色の組み合わせも同様に扱うことができます。
この装置を使えば、物理的には目盛りが変わらないまま、心の中でゼロをずらすことによる結果をすぐに理解できます。視野の中で赤が支配的な色である場合、私たちは赤を実際よりも薄く感じがちです。つまり、実際よりも目盛りのゼロに近いと想像してしまうため、[160ページ]これにより、白色の基準が中央からわずかに赤色側にシフトすることになった。図35の0点より少し右側に位置する新しい白色の位置は、通常の状況下では淡い赤色と呼ばれる色である。同時に、通常は白色で、スケールの中央に正確に一致する物体は、仮想のゼロより少し左側に位置することになり、結果として緑がかった青色に見えることになる。
白や灰色がはっきりとした色に変化するように見えるこの現象は、誘発する色が白でかなり薄められているか、または光度が弱い場合に最も顕著に現れる。一般的に、明るい赤色の大きな紙片の上に、中性灰色の小さな紙片を置くと、[161ページ]一見すると緑がかった青色に見えるが、光が強い場合は、その色はほんのわずかである。しかし、全体に白い薄紙を重ねると、緑がかった青色がたちまち驚くほどはっきりと現れ、薄紙を通して見た赤色そのものよりもはっきりと見えることさえある。同じ灰色の紙を緑色の下に置くとバラ色に見え、青色の下に置くと黄色に見える。重ねた薄紙の希釈作用によって、その効果は常に大きく増幅される。
理由はいくつかあるようで、一部は身体的なもの、一部は心理的なもの、[162ページ]なぜ、これらのコントラストカラーと呼ばれるものが、それらを生み出す色がやや淡い色合いであったり、弱く照らされている時に、より顕著になるのか。おそらく最も重要な理由は、純粋に物理的な性質のものである。目の屈折媒体は、良質なガラスレンズほど完全に透明ではなく、明らかに濁っていたり、乳白色を帯びていたりするため、この欠陥の結果として、そこに当たる光の一部が網膜上で不規則に散乱される。小さな白い斑点のある明るい赤い物体を見ると、網膜上に形成される斑点の像は、物理的には完全に白ではなく、拡散した赤い光によってわずかに着色されている。しかし、注意が向けられている箇所に心理的な影響があるため、かすかな赤色が[163ページ]色彩は意識的に知覚されるものではない。刺激的な色が弱かったときに白（または灰色）を青緑色と認識させたのと同じ、ゼロの精神的なずれが、実際には淡い赤色を白く見せる原因となっている。
これまで述べてきたコントラストカラーが生理的な起源を持ち、有色光が当たる網膜の隣接部分で誘発される誘導作用によるものだと想定する必要は全くありません。むしろ、今回の事例が精神判断の変動を支配する包括的な法則の例外となるのであれば、それは驚くべきことです。
この法則の作用について、私は非常に多様な事例をいくつか挙げましたが、その数は簡単に[164ページ]増加した。また、この法則が成り立つのは光学現象に限ったことではない。最も一般的な形では、場合によっては明白な帰結によって補足されるかもしれないが、あらゆる種類の物理的属性が、補助なしで精神的に判断されるほぼすべての場合に適用できる。
[165ページ]
第5章
視覚の不思議。
光学機器として捉えた場合、眼の機能は網膜上に光像を形成することに限られる。純粋に物理的な観点から見れば、眼は非常に単純な装置であり、ヘルムホルツが強く指摘したように、最も簡単な検査で実証できる多くの欠陥を抱えている。そして、もしこれらの欠陥が市販の機器に生じたとしたら、それは到底許容できないものと考えられるだろう。
光刺激下で網膜自体に何が起こるのか、そしてどのように[166ページ]視覚という感覚がどのように生じるかという問題は、生理学と心理学の分野に属するものであり、視覚器官の生理学的および心理学的側面においては、人間が構築した装置には本来存在しない、数々の好ましくない特異性に遭遇する。
しかし、これらの欠点にもかかわらず、私たちの目は私たちに優れた働きをしてくれます。実際の奇形がなく、怪我や病気にかかっていない限り、私たちは目に不満を感じることはあまりありません。しかし、これは目が本来あるべきほど優れているからではなく、絶え間ない練習によって、目の使い方に非常に高いスキルを身につけたからです。もし、目よりもさらに注目すべきことがあるとすれば、[167ページ]視覚情報が外部の物体と何らかの形で一致している場合、私たちはそれを容易かつ確実に解釈することを学んできましたが、私たちの目が私たちを欺こうと最善を尽くしているときには、決して惑わされることを拒む頑固さも持ち合わせています。幼い頃から、私たちは目にするものすべてを信じてはならないことに気づき始めました。経験は徐々に、特定の点や状況下では、視覚器官の指示は一様に無意味であるか、あるいは誤りであることを教えてくれました。そして私たちはすぐに、実用的な価値のない視覚感覚をすべて完全に無視する習慣を身につければ、面倒なことを省き、生活の快適さが増すことを発見しました。この点において、私たちのほとんどは驚くほど成功しています。そのため、[168ページ]好奇心から、あるいは科学実験のために、問題となっている感覚に注意を向け、物事を実際に見えるように見ようとする場合、それは非常に困難な場合しかなく、場合によっては、特別に考案された何らかの手段を用いない限り、全くできないこともあります。
本章では、視覚器官のあまり知られていないいくつかの現象について論じ、それらをどのように実証できるかを示すことを目的とする。実験の中には、少々難しいものもあるかもしれない。成功は主に、実験者が習慣や先入観を捨て、視覚感覚に細心の注意を払う能力にかかっている。しかし、未熟な人が最初の試みで成功するとは到底期待できない。[169ページ]これから言及するすべての現象を観察してください。
視覚の特徴的な特異性の中でも特に厄介なものの一つに、残像現象がある。照明された物体によって生じる視覚は、刺激の原因が取り除かれたり位置が変わったりした瞬間に消滅するのではなく、一般的には10分の1秒程度、場合によってはそれよりずっと長く、あるいは短くなることもある。そのため、高速で動いているものの細部は見えず、連続する残像の混同によってぼやけた像しか見えない。黒と白の目立つ区画に塗られた厚紙の円盤を十分な速度で回転させると、残像現象が顕著になる。[170ページ]高速回転する円盤では、分割線は完全に見えなくなり、表面全体が均一な灰色に見える。しかし、高速回転する円盤を適切なタイミングで一連の電気フラッシュで照らすと、まるで静止しているかのように見え、光が断続的であるにもかかわらず、黒と白のセクターがかなり連続的に見える。実際には、暗い期間の方が明るい期間よりもはるかに長い。このような持続的な印象は、しばしば残像と呼ばれる。
特に短時間の照明後に生じる正の残像の形成には、非常に注目すべき現象が伴うが、比較的最近まで、最も鋭敏な観察者でさえ全く気づかなかったように思われる。[171ページ]観察者たち。この現象は、C.A.ヤング教授が研究室に新しく導入した大型電気機械で実験していた際に、偶然発見された。彼は、暗い部屋で強力なライデン瓶放電を行うと、目立つ物体が少なくとも2回、4分の1秒未満のわずかな間隔で見えることに気づいた。1回目は鮮明に、2回目はかすかに見える。3回目も見えることが多く、非常に困難な場合ではあるが、4回目も見えることがあった。彼はこの現象を反復視覚と名付けたが、おそらくヤング効果と呼ぶ方がより適切だろう。
ウィムズハースト氏が王立研究所に寄贈した強力な機械と併用することで、[172ページ]ライデン瓶の電池を使えば、ヤング効果は大勢の聴衆の前で実証できます。しかし、1インチほどの火花を発生させるどんな影響装置でも、小規模で簡単に実証できます。装置の一方の端子をワイヤーでハーフパイントのライデン瓶の内側のコーティングに、もう一方の端子を外側のコーティングに接続し、放電球を4分の1インチ離して配置します。観察者の目は、大きな本を立てたような都合の良い遮蔽物で火花の直射光から遮る必要があります。実験に最適な対象は、白い紙を装置の端子から数インチ離れた場所に垂直に置き、放電の光に完全にさらすことです。
[173ページ]部屋を暗くして、白い紙に目を向けながら、機械をゆっくりと動かしてください。火花が通過すると、一瞬だけ白い紙が見え、約5分の1秒の暗闇の後、再び短い間隔で現れます。さらに短い暗闇の後、2回目の像が繰り返し現れることがよくあります。白い紙に正確に目を向けるのではなく、その上または横に目を向けたときに、この効果が最も顕著になることに留意してください。紙と火花ギャップの適切な距離は、試行錯誤によって見つける必要があります。
好条件の下では、1回の放電で照らされた物体が6回か7回も再出現するのを目撃した。これらは通常通りの間隔で連続して出現した。[174ページ]放電速度は1秒間に約5回で、直接目に見えない稲妻の閃光によく似た、きらめきや震えを生み出した。稲妻の閃光の震えは、多くの場合、単なる反復視覚の効果であることはほぼ間違いないが、もちろん、写真で示されているように、放電が実際に複数回起こる場合もある。
数年前、私は反復像を展示する全く異なる方法に注目しました。この目的で使用される装置は、通常の方法で回転可能な水平軸に取り付けられた真空管で構成されています。真空管は誘導コイルからの高速放電によって照射され、時計仕掛けによって非常にゆっくりと回転します（1回転に1回転）。[175ページ]2～3秒ごとに、非常に奇妙な現象が観察されることがあります。管の後方数度離れた、完全な暗闇の区間を挟んだ場所に、幽霊が現れます。この幽霊は、形は管と全く同じで、非常に鮮明に浮かび上がります。見かけの明るさはやや弱いものの、ほとんどの場合、容易に見ることができます。ただし、元の管の多彩な色彩はなく、幽霊の管全体が均一な青みがかった紫色をしています。回転が突然停止すると、幽霊は光る管に到達するまで着実に移動し続け、管と融合して消滅します。（図36を参照。点線で繰り返される像が示されています。）
[176ページ]
図36．真空管を用いた反復視覚の実証。
近年、ヤング効果および関連するいくつかの問題に関して新たな一連の実験が行われ、その結果は王立協会への報告（Proc. Roy. Soc., 1894, vol. 56, p. 132）にまとめられた。とりわけ、励起光の色によって繰り返し像がどの程度影響を受けるかを明らかにする試みが行われた。[177ページ]光。この対象物に対して、2つの実験方法が用いられた。1つ目は、白色光を色付きガラスに通すことで色付きの光を得る方法であり、2つ目の、より精度の高い一連の実験では、スペクトルの純粋な色光が用いられた。他の条件が同じであれば、緑色の光では他のどの光よりも再発像がはるかに強く現れること、そして励起光が純粋な赤色光で生成された場合、その強度に関わらず再発像は全く現れないことが分かった。
[178ページ]
図37.—回転円盤による再帰的視覚。
最初の実験を再現するには、直径約3インチの金属円盤が入った機械式ランタンスライドが必要です。この円盤は中心を中心にゆっくりと安定して回転させることができます。円盤の縁近くには小さな円形の開口部があります。スライドを石灰灯ランタンに入れ、穴の明るい像を遠くのスクリーンに焦点を合わせ、他の光はすべて注意深く遮断します。円盤をゆっくりと回転させると、スクリーン上の光の点がぐるぐると回り、明るい主点のすぐ後ろに、紫色のずっと弱い点が続くのがすぐにわかります。[179ページ]最初のイメージが繰り返し現れます。（図37参照）目の方向を完全に安定させることが重要ですが、これは練習なしではなかなか難しいことです。
レンズの前に緑色のガラスを置くと、幽霊は最もよく見え、目で追わなければ非常にはっきりと簡単に見えるはずです。オレンジ色のガラスでは幽霊ははっきり見えなくなり、色は以前の紫ではなく、一般的に緑がかった青色に見えます。赤いガラスに交換すると、幽霊は完全に消えます。回転速度が十分に速い場合、赤い斑点は回転中にかなり伸び、色は均一ではなくなり、尾は薄い青みがかったピンク色になります。しかし、速度がどれほど速くても、[180ページ]斑点を赤色部分とピンク色部分に完全に分離することはできず、また、繰り返し現れる像も一切見つからなかった。
スペクトル観測法は小規模な実験にしか適用できず、一般公開には適さない。しかしながら、この方法は、再帰像の見かけの色が原像の色にどの程度依存するかを確かめる最良の手段であり、理論的には興味深い問題である。
[181ページ]
図38.—スペクトル付きリカレントビジョン。
採用された構成は、添付の図（図38）に示されている。Lは水素酸素ランプまたは電気アークランプを内蔵したランタン、Sは調整可能なスリット、Mは投影レンズ、Pは二硫化炭素プリズム、Dは中央に直径2ミリメートル（1/12インチ）の円形開口部がある金属板である。長さ6～7センチメートル（約3インチ）の明るいスペクトルがこの金属板上に投影され、選択された小さな光が照射される。[182ページ]その一部は丸い穴を通過し、そこから色光はレンズ N を通って小さな鏡 Q に送られ、そこで白いスクリーン R に反射されます。レンズ N の位置を適切に調整することで、プレート D の丸い穴の鮮明な単色像がスクリーン R 上に結像されます。鏡 Q の背面には、鏡に対して完全に垂直ではない水平アームが取り付けられており、その傾きは調整可能です。アームは時計仕掛けでゆっくりと回転し、スクリーン上の色スポットが直径約 30 センチメートル (1 フィート) の円軌道を描いて回転し、その反射像が少し遅れて現れます。鏡が 1.5 秒で 1 回転すると、この像は色スポットの約 50° 後方に現れます。[183ページ]その地点における対応する時間間隔は約5分の1秒である。
この装置を用いて調べたところ、白色光の後には紫色の反射像が現れ、青色と緑色の後では像が最も明るく、その色も紫色であった。黄色とオレンジ色の後には青色または緑がかった青色に見えた。一方、完全なスペクトルをスクリーン上で回転させると、反射像全体が端から端まで紫色に見え、屈折率の低い端では青色または緑がかった青色の疑いは全くなかった。このことと論文で述べたその他の理由から、真の色はすべての場合において紫色であり、青色と緑がかった青色は明らかに、はるかに明るい黄色とオレンジ色と組み合わさって見えたと結論付けられた。[184ページ]原色のオレンジ色は、単なるコントラストによる錯覚効果に過ぎない。
したがって、反復視覚として語られてきた現象は、完全にではないにしても、主に紫色の神経線維の作用によるものである可能性が高いと思われる。
反復視覚は、これまで議論してきた実験で用いられたような、網膜へのごく短い照射期間の後、一般的に最も顕著に現れることは疑いない。これは明らかに、網膜の感度が疲労によって損なわれていないときに、その効果が最も容易に知覚されるためである。しかし、少し努力すれば、非常に長い照射の後でも検出することができ、熟練した観察者であれば、現れる青みがかった光の短い閃光に気づかずにはいられないだろう。[185ページ]部屋の明かりが突然消えてから約 4分の 秒後に、この現象が私の注意を惹きつけます。電気を消すと、ほぼ毎晩この現象が目に飛び込んできます。これはよく知られている正の残像の一時的な段階に過ぎないことは言うまでもなく、ヤング教授の実験が行われるずっと前から、漠然とした不確かな形で観察されていました。例えば、ヘルムホルツは、消えたように見えて再び明るくなった正の残像の事例に言及していますが、その後、誤って、消えたように見えたのは錯覚だったと説明しています。
生理光学の研究でよく知られているナンシーのM・シャルパンティエは、驚くべき現象を最初に発見し記録した人物である。[186ページ]何らかの形で、盲人でない人なら誰でも毎日何度も経験する現象だが、約 7 年前までは完全に、そして普遍的に無視されていた現象である。シャルパンティエの名に関連付けられている法則は次のとおりである。暗闇が光に変わると、網膜が最初に受けた刺激によって生じる光感に続いて、短い無感覚期間が続き、瞬間的な暗闇の感覚が生じる。暗闇期間は、光が最初に目に入ってから約 60 分の 1 秒後に始まり、ほぼ同じ時間続くようである。光から暗闇、そして再び光へと切り替わる一連の動作は非常に速く行われるため、特定の条件下を除いて、[187ページ]頻繁に発生するため、検出できない。
図39．シャルパンティエの暗帯。
シャルパンティエがこの効果の持続時間を実証および測定するために用いた装置は非常に単純である。それは軸に取り付けられた、白い扇形のある黒く塗られた円盤で構成されている。円盤を太陽光で照らし、中心に視線を固定したままゆっくりと回転させると、白い扇形に、[188ページ] その先端部のすぐ後ろには、狭いながらも非常に目立つ暗い帯がある。（図39参照）網膜のどの時点においても、この暗い帯が占めているように見える部分は、白いセクターの先端部によって反射された光が1/60秒前に照射された部分である。
しかし、暗反応を示すのに特別な装置は必要ありません。図40では 、手を目と空または明るく照らされた白い表面の間に動かすだけで誰でも見える現象を示そうと試みました。手は明るい間隔で区切られた暗い輪郭に続いて見えるのです。暗い物体が明るい背景を横切るときにも、多かれ少なかれ同様の現象が起こります。[189ページ]あるいは、暗い背景に浮かぶ明るい物体。
図40．手を使ったシャルパンティエ効果の図解。
シャルパンティエのオリジナルの方法で効果をはっきりと見るには、照明が強くなければならない。しかし、配置を少し変えて反射光ではなく透過光を用いる場合は、比較的弱い照明で十分である。非常に効果的な方法は、小さな金属板を回転させることである。[190ページ]約60°の開口部を持つ円盤を、すりガラスまたはオパールガラスの板の前に置き、その背後にランプを配置する。このような配置を大型化することで、その効果を観客に容易に視覚化することができる。観客の視線は円盤の回転を追うのではなく、円盤の中心にしっかりと向けるべきである。
シャルパンティエの鋭敏で教養のある視力は、白黒円盤を用いた観測においても、好条件の下では、強度が著しく低下した第二、時には第三の帯の存在を検出することを可能にした。ただし、彼はこの観測が非常に困難であると述べている。しかし、おそらく同じ効果は、1894年の私の論文で指摘したように、別の方法で非常に容易に示すことができる。[191ページ]幅約0.5ミリメートル（ 1/50インチ）の狭い放射状のスリットが入った円盤を、ランプを背後に置いたすりガラス板のような明るい背景の前で、毎秒約1回転の速度で回転させると、動くスリットは扇形の発光パッチのように見え、その明るさは先端からの距離とともに減少します。円盤の中心に目を固定すると、この明るい像に扇の骨や棒を思わせる多数の暗い放射状の帯が走っているのがわかります。円周付近では、このような暗い筋が4本か5本ほど容易に識別できますが、中心に向かうにつれて、連続する像が重なり合うため、それらはあまり目立たなくなります。[192ページ] スリット。その効果は図41に概略的に示されている。
図41．複数の暗帯。
シャルパンティエ効果として知られる暗反応は、照明開始時に起こります。また、照明終了時にも非常に短い時間だけ暗反応が起こります。網膜の固有光と呼ばれるものによって、通常の暗闇は完全に黒くは見えないことを説明する必要があります。[193ページ]暗い夜に目を注意深く覆った部屋では、常に何らかの光を感じることができ、もしそれが可能であれば、真っ黒な像を浮かび上がらせるのに十分な光量となるだろう。そして、光が消えた後に感じる暗闇は、ほんの一瞬ではあるが、通常の暗闇よりもさらに強烈である。
この暗黒反応について最初に言及されたのは、おそらく1885年にネイチャー誌に寄稿された記事で、照明付き真空管から電流を遮断すると「発光像はほぼ瞬時に、より明るい背景に真っ黒に見える対応する像に置き換わった」と述べられており、その持続時間は0.25秒から0.5秒と推定された。「異常な暗さ」とそれは[194ページ]さらに、「これは、輝度に対する反応として生じる」と付け加えた。
図42．眼の一時的な感覚麻痺。
前述の王立協会論文では、この点がさらに議論され、反応段階を容易に観察し、その持続時間を概算する方法が説明されている。丈夫な画用紙で作られた半透明の円盤（開口部がある）を、明るい背景の前でゆっくりと回転させると、狭い[195ページ]開口部の縁のすぐ近くに、黒い絵の具の筋のような放射状の暗い帯が紙に現れる。円盤が既知の速度で回転しているときにこの帯が覆う範囲から、暗反応の持続時間は約50分の1秒と計算された。したがって、私の当初の推定値は過大であった。この実験を 図42に示す。
照明期間に伴う一連の視覚現象において、もう 1 つの興味深い点に注目すべきです。光が最初に目に当たったときに生じる明るさの感覚は、約 60 秒間はその後よりもはるかに強いです。これは、一度注意を向ければ明らかですが、明るい帯が、[196ページ]シャルパンティエ円盤では、暗い帯と白いセクターの先端の間にある部分が、セクターの他のどの部分よりもはるかに強く照らされているように見える。
網膜が限られた時間だけ光の作用にさらされたときに観察される視覚現象の完全な順序は、次のように要約できる。
（１）光が当たるとすぐに、光輝の感覚が生じ、その強度は約１６０秒間増加し、その期間の終わりに向かうにつれて、最初よりも急速に増加する。
（２）すると、約１６０分の１秒間続く突然の反作用が起こり、それによって網膜は新たなまたは継続的な光の印象に対して部分的に鈍感になる。
[197ページ]これらの2つの効果は、程度は弱まるものの、3回または4回繰り返される可能性がある。
（３）変動の段階の後には、一定の明るさの感覚が続くが、その強さは最初の１６０秒間に感じられた平均よりもかなり低い。
（４）外部の照明が消された後、明るさが徐々に弱まる感覚が短時間続き、その後、短い暗闇の期間が続く。
（５）その後、突然、通常の暗闇よりも暗い、異常な暗闇と呼べるような明確な感覚が約60分の1秒間続き、その後、通常の暗闇が再び訪れる。
[198ページ]（６）最後に、外部の光が消えてから約５分の１秒後に、一般的に紫色の、別の一時的な光の印象が生じ、その後、暗闇の均一性は乱されることなく残ります。
図43は私の論文から転載したもので、上述の感覚の連鎖を概略的に図解したものである。ここでは、反復像の後に続く比較的弱い残像（数秒間続く場合もある）については考慮していない。
さて、少し前に大きな関心を集めた、ある奇妙な視覚現象について少しお話ししたいと思います。
[199ページ]
図43．照明期間中に生じる視覚感覚。
[200ページ]
図44.—ベンハムの天体標本。
1895年、C.E.ベンハム氏は「人工スペクトルコマ」と名付けた可愛らしいおもちゃを発表しました。これは厚紙製の円盤で、片面は黒く塗られ、もう片面には図44に示すように、中心から異なる距離に4つの連続した曲線状の黒線群が描かれています。円盤がゆっくりと回転すると、それぞれの黒線群は一般的に異なる色に見え、その色の性質は回転速度によって変化します。[201ページ]回転速度と光の強度および質によって変化する。最適な条件下では、内側と外側の線群は鮮やかな赤と濃い青になる。同時に、中間の線群も色づいて見えるが、その色合いはやや不明確で特定しにくい。上部が示す色の中で最も印象的なのは赤で、次に印象的なのは青である。ただし、この青は青緑色と表現されることもある。
1896年に私が行ったいくつかの実験（Proc. Roy. Soc., vol. 60, p. 370）は、鮮やかな赤色と青色の原因をかなり明確に示しているように思われる。おそらく、2つの中間の線群のより弱い色合いが[202ページ]同様の原因が形を変えて生じたものと考えられるが、これらについてはまだ調査されていない。
赤色は、非常にありふれた現象でありながら、普段は無視されているもう一つの顕著な例です。実際、これまでこの現象が全く注目された記録は見当たりません。実際、比較的暗い状態が続いた後に網膜上に明るい像が突然形成されると、その像は短時間、狭い色の縁で囲まれているように見えます。通常の照明条件下では、その色は赤色です。光が非常に強い場合、一時的な縁は緑がかった青色になりますが、この色は、後述するように、赤色の残像に過ぎないことが判明しました。物体が[203ページ]動いているときは、赤と青の両方が一緒に見える。
観察はまず次のように行われた。黒く塗られた亜鉛板に小さな丸い穴が開いており、薄い筆記用紙で覆われている。この板を木板の大きな開口部の上に固定する。こうして、完全に不透明な物質に囲まれた、輪郭がはっきりとした半透明の円盤が得られる。半透明の円盤を覆うための装置が設けられており、強力なバネを解放することで非常に素早く開閉できる。この装置を目とランプの間に挟み、シャッターを操作して半透明の円盤を突然露出させると、円盤は短時間、細い赤い縁で囲まれているように見える。縁の幅は[204ページ]おそらく1ミリメートル（1/25インチ）ほどの大きさで、その出現は10分の1秒ほど続きます。ほとんどの人は最初はこの現象を認識できません。難しいのは、それを見ることではなく、それを見ていると認識することです。視覚観察に慣れている人は、何を探すべきかを知っていれば、通常は難なくそれを認識できます。そして、目の発達があまり進んでいない赤ちゃんにとっては、間違いなく非常に明白な現象でしょう。
さらに別の装置を使えば、観察はかなり容易になる。円盤を中央の不透明な帯で2つに分割すると、それぞれの半円盤に赤い縁取りができることは明らかであり、帯を十分に細くすると、縁に沿った赤い縁取りが合わさるか、あるいは重なり合うことになる。[205ページ]シャッターが開いた直後、紙片全体が一瞬赤く見える。このようにして、紙に非常に細い錫箔を糊付けして円盤を作成した。このような円盤を突然露光したときに生じる効果を図45に示す。赤色は陰影で表されている。
図45．赤い境界線のデモンストレーション。
しかし、より単純な装置でもこの現象を示すには十分である。[12][206ページ]そして練習を重ねれば、人工的な補助なしにそれを見る力さえも身につけることができる。私は読んでいる本の黒い文字やページの端に赤い閃光が見えるのを何度も目撃してきた。明るい金属や磨かれた物体が目の動きによって視界を横切ると、しばしばその閃光が現れる。そして、このような偶然の観察から、その効果を実験的に示す以下の簡単な方法が思い浮かんだのである。
白熱電球が、板に取り付けられた金属板の丸い穴の後ろに固定されていた。穴は2枚か3枚の筆記用紙で覆われ、ほぼ均一な明るさの明るい円盤状になっていた。この装置を少し動かすと、[207ページ]素早く前後に動いたり、小さな円を描くようにぐるぐる回ったりすると、形成された光の筋の縁が赤く縁取られているように見えた。
この実験を紙の後ろから強い光を当てて行うと、筋の縁は赤ではなく緑がかった青色になる。中程度の明るさの照明では、青と赤の両方が同時に見えることがある。
これまで説明してきた効果のほとんどは透過光によって引き起こされたものですが、反射光でも同様に効果が現れます。印刷された本を明るいランプの近くに置き、目の前に暗いスクリーンをかざすと、スクリーンを突然取り除いたときに、印刷された文字が一瞬赤く見え、すぐに[208ページ]黒色に変化する。この観察を十分に行うには多少の練習が必要だが、簡単な装置を使えば、赤色が消える前に文字の画像を消去することができる。そうすれば、色は非常に容易に認識できるようになる。
黒と白のスクリーンを並べて持ち、その間に隙間を空けます（図46参照）。まず、黒のスクリーンで印刷部分を覆います。次に、スクリーンを素早く横に動かし、隙間から印刷された文字が一瞬見えるようにします。ページが白のスクリーンで覆われたらすぐに動きを止めます。隙間が通過する間に黒の文字が一瞬見えるので、もし[209ページ] 照明は適切で、鮮やかな赤色に見える。
図46．白黒スクリーン。
[210ページ]
図47．赤い枠線用のディスク。
さらに一歩進めてみましょう。白い厚紙を円盤状に切り出し、中心を通る直線で二等分し、片方を黒く塗ります。[13]白と黒の部分の接合部に、45°の扇形に切り込みを入れます（図47参照）。中心に長いピンを刺し、ピンの尖った方を数インチ上の印刷された紙の上に持ち、明るい場所で支えます。指で円盤の縁を叩き、毎秒5～6回転の速さで回転させます。以前と同様に、切り込みを通して見ると文字は赤く見え、繰り返し続けると文字が赤く浮かび上がります。[211ページ] 回転が維持されている限り、印刷はほぼ連続的に行われます。回転ディスクを通して初めて印刷を見た人は、赤いインクで印刷されたと信じるでしょう。ディスクがページに影を落とさないように、また照明の強度を適切に調整するように注意する必要があります。私は、ディスクを一定速度で回転させるための、より複雑な装置をいくつか考案しました。そのうちの1つを図50に示します。
これらの実験では、広範囲にわたる黒い表面が赤く見えることはなく、黒い点や線だけが赤く見える。また、線は太すぎてもいけない。線の太さが1ミリメートル（1/25インチ）をはるかに超えると、通常の読書距離から観察した線は全体が赤くならず、[212ページ]しかし、それは縁の部分に限られます。実際には、赤みは黒い線自体に由来するものではありません。これらの線は、紙の白い部分を外側に縁取る赤い境界線を際立たせるための背景として機能しているだけであり、この境界線の幅は約5分の1度を超えることはありません。しかし、十分な大きさの円盤を使用し、適切な太さの線で構成されたデザインや文字を選択することで、この色の効果は多くの人々に示されてきました。
ディスクを反対方向に回転させ、隙間の前に白、後に黒が来るようにすると、デザインの線は一見すると赤ではなく濃い青に見える。しかし、注意深く観察すると、この青みがかった色合いは、[213ページ]線自体は赤みがかった色合いでしたが、そのすぐ外側の白い地面にありました。これは、明るい地面に突然暗い斑点が形成されるときに現れると思われる別の境界現象を私たちに気づかせてくれます。これは基本的に、円盤を逆方向に回転させたときに起こることです。私は、そのような暗い斑点が一瞬青い境界を持っているように見えるというより直接的な証拠を得ようと試み、多少苦労した後、それを成功させました。
木板に円形の開口部を切り抜き、白い紙で覆った。板の後ろにランプを置くと、前の実験と同様に明るい円盤が得られた。この明るい円盤の半分を使って[214ページ]突然金属製のシャッターで覆うと、シャッターが静止した直後の明るい地面の縁のすぐ外側に、細い青い帯が現れることがわかった。この青い帯は約10分の1秒間続き、シャッターの黒い縁に引っ込んで消えたように見えた。この現象を図48に示す。図中の網掛け部分は青い境界線を示している。
図48．青い枠線のデモンストレーション。
[215ページ]そこで、可能であれば、これらの一時的な色の境界の形成において、赤色の感覚は光の直接作用を受けていない網膜の一部で発生し、青色の感覚は一定の照明を受けている部分で発生するという2つの事実を説明しなければなりません。どちらの色の感覚も、照明の変化が突然起こった場所に隣接する場所に関連しています。ヤング・ヘルムホルツの色覚理論を受け入れると、その効果は赤色神経線維の交感神経性影響によるものと考えられます。網膜の限られた部分を占める様々な神経線維が白色光（または赤色成分を含むあらゆる種類の光）によって突然刺激されると、[216ページ]周囲の赤い神経線維は短時間交感神経的に興奮するが、紫と緑の線維はそれほど興奮しないか、あるいははるかに低いレベルでしか興奮しない。また、明るい視野の一部から突然光が遮断されると、暗くなった部分のすぐ外側にある赤い線維に交感神経的な不感反応が生じ、それによって一時的に光刺激への反応が停止する。一方、緑と紫の線維は途切れることなく反応し続けるため、青い境界線の感覚が生じる。
ここで、この現象に関する別の説明案について簡単に触れておくのが望ましいだろう。この説明案は、調査の初期段階で私自身が思いつき、その後、多くの人々によって提案されてきたものである。[217ページ]この問題は純粋に物理的な性質のものであり、目の非色覚異常性に依存する。
図49．色境界の起源に関する実験用ディスク。
詳細には触れずに、そのような理論を決定的に否定する一つの実験を引用するだけで十分だろう。図49に示すような円盤を用意し、印刷されたページの上で回転させる。部分的に黒く、部分的に白くなっている領域の下の文字は[218ページ]通常の条件下では、赤く変色するが、円盤の残りの部分の下にある文字は黒色のままである。境界線は非常に明確で、印刷された単語1つを中央が赤く、両端が黒く見えるようにすることができる。もちろん、目のレンズが黒く見える文字に完全に適合し、同時に他の文字には著しく焦点がずれているということはあり得ない。したがって、この説明は、一見単純明快に見えるかもしれないが、全く成り立たない。
私が提唱した仮説が細部に至るまで正しいかどうかはともかく、ベンハムのコマの赤と青の色は、私が観察した色と全く同じ原因によるものであることは、十分に明白であると私は考える。[219ページ]実験では、どちらの場合も基本的な条件は同じである。
最後に私が気づいた興味深い点は、既に述べた事実に関連しており、照明が強い場合、一時的な境界線の色がほぼ反転し、赤の代わりに緑がかった青が現れ、青の代わりにレンガ色が現れるということです。
私は長い間、この状況について合理的にあり得る説明を全く思いつくことができませんでしたが、緑がかった青が赤の補色であるという事実を考察することで、ついに手がかりが得られました。そして、その後の論文（Proc. Roy. Soc.、第61巻、269ページ）では、強い光の下で見える緑がかった青の境界線は、通常の赤い境界線の単なるネガティブな残像であることを決定的に示す実験について説明しました。
[220ページ]これらの残像は、明るい色の物体をしばらく見つめた後に見られる、おなじみの残像です。白い紙や灰色の紙の上に置かれた赤い「ウェハー」を約30秒間じっと見つめ、その後、視線を紙の別の場所に突然移すと、ウェハーの緑がかった青色の残像が見えます。最初に赤い像が映った網膜の部分は疲労し、赤色光に対する感受性が部分的に低下します。そのため、紙によって反射された白色光の赤色成分を認識できず、結果として補色の感覚が優勢になります。これが緑がかった青色の残像であり、ウェハーの残像と呼ばれています。
[221ページ]新たな実験によると、ある条件が満たされれば、通常の長時間の凝視は不要となり、一瞬の視線だけで強くも消えやすい残像が得られることが分かった。その条件とは、像が形成される網膜の部位が、明るい物体によって刺激される直前に暗くされていることである。網膜神経は、暗闇の中では、明るい場所での通常の平均感度をはるかに超える感度を急速に獲得するが、光の影響下では再び急速に低下する。この特異な感度は、実際にはほんの一瞬で獲得も喪失も可能であり、そのため、ネガティブな残像を迅速に生成するのに非常に有利である。
再び黒色を使用する[222ページ]図46に示す白いスクリーンと黒いスクリーンを交互に重ね、まずウェハーが置かれている紙を黒いスクリーンで覆います。これにより網膜の一部が暗くなり、感度が高まります。次に、スクリーンを素早く横に動かし、ウェハーが開口部から一瞬見えた後、すぐに白いスクリーンで覆われるようにします。すると、赤い像の後に、明るくもすぐに消える緑がかった青色の残像が現れます。
しかし、最も奇妙なのは、照明が強く、スクリーンが適切な速度で動くと、赤色は全く見えず、隙間から見えるウェハーの実際の色が緑がかった青色であるかのように見えることです。同様の現象は生理学の他の分野でも観察されていると聞いています。[223ページ] 反応は、その反応の原因となる励起の存在を示す直接的な証拠が検出されない場合でも発生することがある。
以前の実験と同様に、この効果は開口部のある回転円盤によって連続的に示すことができる。添付の図（図50）は、この目的に適した装置を示している。円盤は薄い金属でできており、適切にバランスが取られている。表面の暗い部分は黒いベルベットで覆われ、明るい部分は無光沢の灰色または黄褐色の紙で覆われている。円盤は1秒間に6～8回転し、その前面は明るい拡散日光または強力なランプで十分に照らされる。回転円盤の後ろに置かれた赤いカードは緑色に見え、緑のカードはピンク色に見え、[224ページ]青い部分は黄色に見え、白い地に黒い部分が描かれた部分は、地の色よりも明るく見える。私はこの現象を非常に印象的に示すデザインをいくつか用意した。その一つは、藍色の髪、エメラルドグリーンの顔、緋色のドレスを着た女性が、紫色の葉を持つ紫色のヒマワリを眺めている絵である。円盤を通して見ると、女性の髪は亜麻色に、肌は繊細なピンク色に、ドレスは淡い孔雀色に見える。ヒマワリの花びらも黄色になり、葉は緑色になる。他のデザインでも同様に驚くべき色の変化が見られる。
[225ページ]
図50．色を変換するためのディスク。
これらの調査の過程で現れた数多くの奇妙な現象のうち、ほんの一部しか言及していません。主観的な[226ページ]断続的な照明によって生じる効果は、色覚理論におけるいくつかの疑わしい点を解消する傾向のある結果をもたらすだろう。
ウィリアム・バイルズ＆サンズ印刷所、ロンドン、フリートストリート129番地、およびブラッドフォード。
脚注：
[1]一連の波の各波の長さは、連続する2つの波の山と山の間の距離によって測定されることを明確に理解しておく必要があります。海岸に打ち寄せる波の長さは、素人が考えがちなように、海岸に平行な方向に測定した単一の波の山の長さではありません。真の波長、つまり連続する波の山と山の間の距離は、崖の上からよく観察できます。
[2]実際には、波長は1ミリメートルの1000万分の1で表されます。太陽スペクトルのA線とH線の波長は、可視限界とほぼ一致し、それぞれ1ミリメートルの1000万分の7594と3968です。
[3]人間の目は現在、劣ったタイプから、より完璧で異なるタイプへと変化している最中なのかもしれない。
[4]レンズIをKの反対側に配置する必要がある場合もある。
[5]この実験に適した赤と緑のガラスの標本は簡単に見つかる。適切な種類の紫色のガラスはあまり一般的ではない。
[6]人工色覚異常に関する最近の実験（Proc. Roy. Soc.、1898年2月）により、バーチ氏は、実際には赤、緑、青、紫の4つの基本的な色覚が存在するという結論に至った。しかし、彼の結果は別の解釈も可能であると考えられている。
[7]または、複数のピースを重ね合わせることによって。
[8]街路灯のオパール色の球体の周りに、紫色の霞が実際に見られることがある。
[9]ランタンには「フォーカス」電球が使用されていた。
[10] Proc. Roy. Soc., Jan., 1899.
[11]数秒間観察すると、緑がかった青色がしばしばより濃くなりますが、これは疲労の影響であり、現時点では問題ではありません。
[12] Nature誌、第55巻、367ページ（1897年2月18日）を参照。
[13]または、最良の結果を得るには、黒いベルベットと白い紙で覆われたバランスの取れた金属ディスクを使用してください。
*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「光と視覚の不思議」の終了 ***
《完》