Цвета, к которым мы на самом деле привыкли, субъективное ощущение красноты и синевы, — это произвольные ярлыки, которые наши мозги навешивают на свет разной длины волны. В самом понятии красноты нет ничего «длинного». Знание как выглядят красный и синий не помогает нам запомнить какая волна длиннее. Мне периодически приходится вспоминать это, хотя я никогда не забываю что звук сопрано имеет волны короче, чем бас. Мозгу нужны удобные внутренние ярлыки для различных частей настоящей радуги. Никто не знает, соответствует ли моё ощущение красного вашему, но мы можем легко согласится, что свет который я называю красным, тот же самый, что и вы называете красным и он, если его измерит физик, будет иметь большую длину волны. Субъективно, я бы счел, что фиолетовый выглядит краснее, чем синий, даже несмотря на то что он находится дальше по спектру от красного. Возможно, вы согласитесь. Видимый красноватый оттенок в фиолетовом это особенность нервной системы, а не физики спектра.

Бессмертный Доктор Дулиттл Хью Лофтинга полетел на луну и начал видеть ослепляющий диапазон новых цветов, настолько отличающихся от наших привычных цветов, как красный от синего. Даже в фантастике мы можем быть уверены что подобное никогда не случится. Оттенки, которые встретятся любому путешественнику к другим мирам, будут производной работы мозга, которую он привезёт с собой с родной планеты.[5]

Сейчас мы достаточно детально знаем, как глаз сообщает мозгу о длине волны света. Он использует трёх-цветовой код, как в цветном телевидении. Сетчатка человека обладает четырьмя типами светочувствительных клеток: три типа «колбочек», плюс «палочки». Все четыре типа схожи и, несомненно, произошли от общего предка. Одна из особенностей любого вида клеток, которую легко забыть — то, насколько замысловато сложной является даже единственная клетка, значительная часть сложности составлена изящной свернутостью внутренних мембран. Каждая крошечная палочка или колбочка содержат целый ряд мембран, упакованных подобно высокой стопке книг. Длинная, тонкая молекула, пронизывающая вперед-назад каждую книгу — это белок, называемый родопсином. Как многие белки, родопсин ведет себя как фермент, катализирующий особую химическую реакцию, обеспечивая место правильной формы, куда вставляются особые молекулы.

Именно эта трёхмерная форма молекулы фермента, придающая ей каталитические свойства, работает как аккуратно сформованный, хотя немного податливый, шаблон, чтобы другие молекулы усаживались в него и сводились друг с другом — иначе они должны были бы полагаться на случайное столкновение друг с другом (вот почему ферменты так значительно ускоряют химические реакции). Изящность этой системы является одной из ключевых вещей, делающую жизнь возможной, но порождает проблему. Молекулы ферментов часто способны принимать несколько форм, а, обычно, только одна из них желательна. Большей частью работы естественного отбора на протяжении миллионов лет было отыскать «решительные», или «непереубеждаемые» молекулы, чьё «предпочтение» к их благоприятной форме было бы сильнее, чем их тенденция принимать любую другую форму. Молекула с двумя альтернативными формами может быть ужасной угрозой. «Коровье бешенство», «овечья трясучка», и их человеческие копии болезни Куру и Крейтцфельдта-Якоба, вызываются протеинами, называемыми прионы, имеющими две альтернативные формы. Обычно они сворачиваются в одну из двух форм, и в этой конфигурации они совершают полезную работу. Но иногда они принимают альтернативную форму. И тогда случаются ужасные вещи. Присутствие одного протеина в такой альтернативной форме, приводит к тому что другие поддаются пагубному влиянию. Эпидемия искажённых протеинов прокатывается по всему телу, как волна падающих домино. Единственный искажённый протеин может заразить новое тело и вызвать новую волну домино. Последствие — смерть от губчатых полостей в мозгу, потому что протеин в его альтернативной форме не может делать свою обычную работу.

Прионы приводят в замешательство, поскольку они распространяются как самореплицирующиеся вирусы, хотя они являются протеинами, а протеинам не положено самореплицироваться. В учебниках биологии говорится что саморепликация — уникальная привилегия полинуклеотидов (ДНК и РНК). Однако, прионы самореплицируются только в особом случае, когда одна негодная молекула «убеждает» своих уже существующих соседей преобразиться в такую же форму.

В иных случаях, ферменты с двумя альтернативными формами, используют свою переключаемость должным образом. Переключаемость, в конце концов, основное свойство транзисторов, диодов, и других высокоскоростных электронных переходов, которые делают логические операции компьютера — ЕСЛИ, НЕ, И, ИЛИ, и подобные — возможными. Существуют «аллостерические» протеины, которые переключаются из состояния в состояние подобно транзистору, не посредством инфекционного «убеждения» своих соседей, как в случае прионов, а только если какие-то биологически полезные условия произошли, И НЕ произошли некоторые другие условия. Родопсин — один из этих протеинов-«транзисторов», чья способность иметь две формы весьма полезна, как фотоэлемент, он переключается из одного состояния в другое, когда в него попадает свет. Он автоматически перещёлкивается в предыдущую форму после небольшого времени восстановления. В одной из этих двух форм он — мощный катализатор, но не в другой. Итак, когда свет заставляет его перещёлкнуться в активную форму, это запускает особую цепную реакцию и быстрое переворачивание молекул. Это как будто свет повернул кран высокого давления.

Конечный продукт химического каскада в результате — поток нервных импульсов, который передаётся в мозг через ряд нервных клеток, каждая из которых является длинной тонкой трубой. Нервные импульсы — тоже быстро катализируемые химические изменения. Они стремительно бегут вдоль длинных тонких труб, как подожжённая дорожка пороха. Каждая искрящаяся дорожка дискретна и отдельна от других, таким образом они достигают дальнего конца трубы в виде ряда коротких, быстрых сообщений — нервных импульсов. Скорость поступления нервных импульсов — которая может измеряться сотнями за секунду — является закодированным описанием (в данном случае) интенсивности света, падающего на клетку колбочки или палочки. Что касается отдельной нервной клетки, различие между сильным и слабым возбуждением представляет собой различие между высокоскоростным пулеметным огнем и периодическими выстрелами из винтовки.

Пока то, что я сказал, относится к палочкам и всем трем видам колбочек. Теперь о том, в чем они различаются. Колбочки реагируют только на яркий свет. Палочки чувствительны к слабому свету и необходимы для ночного видения. Палочки обнаружены по всей сетчатке и нигде особо не сконцентрированы, поэтому они бесполезны при разрешении мелких деталей. Вы не сможете ими читать. Вы читаете колбочками, которые чрезвычайно плотно упакованы в одной особой области сетчатки — фовеа [6]. Конечно, чем более плотно они упакованы, тем отчетливее детали, которые могут быть разрешены.

Палочки не задействованы в цветном зрении, поскольку все они имеют одинаковую друг с другом чувствительность к длинам волн. Наиболее чувствительны они к желтому свету в середине видимого спектра, менее чувствительны ближе к обоим концам спектра. Это не означает, что они сообщают мозгу о любом свете как о желтом. Несерьезно даже говорить об этом. Все нервные клетки передают мозгу сообщения в виде нервных импульсов, только и всего. Если палочка передает импульсы быстро, это может означать, что либо есть много красного или синего света, либо что есть немного меньше желтого света. Для мозга единственный способ разрешить неоднозначность состоит в том, чтобы получать одновременные сообщения от нескольких видов клеток, дифференцированно чувствительных к различным цветам.

Здесь в дело вступают три вида колбочек. Три вида колбочек обладают тремя различными типами родопсина. Все они реагируют на свет всех длин волн. Но один вид более чувствителен к синему свету, другой — более чувствителен к зелёному свету, третий — более чувствителен к красному свету. Сравнивая частоту включения трёх видов колбочек — в сущности, вычитая их друг из друга — нервная система способна воссоздать длину волны света, попавшего на сетчатку. В отличие от зрения одними лишь палочками, мозг не путается между слабым светом одного цвета и ярким светом — другого. Мозг, так как получает сообщения от более чем одного вида колбочек, способен вычислить истинный цвет света.