物质是颜色的释放者，根据物质反射光或自发光的波长不同，代表的颜色也不尽相同。根据接收者对光的“翻译”水平不同，呈现出的颜色丰富程度也不相同，皮皮虾眼中的世界远比我们更加五彩斑斓。
电磁波频率的不同，颜色的不同
光是一种电磁波
光是电磁波，如果把电磁波定义为广义的光的，那么X射线，红外线，紫外线都属于光，人类可以接收到的312纳米~745纳米的光，我们把这部分叫做可见光，根据波长不同，光的颜色不同。
牛顿最早通过三棱镜实验，从太阳的混合光中，发现了红橙黄绿青蓝紫几种不同波长的单色光。他也是第一个提出因为各种颜色光的物理性质不一样的，在人的眼睛中对应着不同颜色光的感受器，把颜色反馈给大脑，于是人类就有了颜色的感觉。
现在看来，牛顿并不完全对，但已经非常接近事实，并且牛顿提出的假设是在1666年。
可见光的颜色是人类主观定义的
可见光所对应的颜色是人类通过人类的感受器来定义的，在一些对色彩感知更加强烈的动物的眼中，颜色并不仅仅是这样。不同颜色光具备的波长是一种客观的物理性质，而把这种物理性质，传递给大脑，需要在视网膜中把颜色主观翻译成电信号。然而相同波长的光，由于人类和动物对光的感受器不同，翻译的程度也不尽相同，因此人类对颜色的定义是相当主观的。
光的感受器
视蛋白（视紫红质）
在19世纪晚期，德国科学家鲍尔和库恩尼发现青蛙的视网膜在阳光下会变成无色透明状，在黑暗环境下又会褪回原本的红色，这是人类第一次发现视网膜是外界的光与生物内部生理上转变的枢纽。
他们没有停下脚步，继续对这个枢纽进行深挖，在青蛙的视网膜中找到了一种可以变色的蛋白质——视蛋白，并且发现当光照射到“感受器”细胞上，视蛋白变色的同时会产生一个微弱的电信号，于是大脑就和光的颜色对接上了。
变色的机制
20世纪，美国科学家沃德又来继续深挖，他从蛋白质层面，深挖到分子层面，彻底搞明白了人类翻译颜色的原理。他发现视蛋白中存在一种分子，它平常与视蛋白结合在一起，当光照之后，它就会与视蛋白分开，于是视蛋白就会变色，这就是人类感受颜色的机制。
视蛋白主要存在于视网膜内的视锥细胞和视杆细胞，视锥细胞种类并不是单一的，也不是和单色光一一对应的，它对颜色的翻译就像画家的调色盘，几种不同的感受器把反馈的颜色进行混合，生产新的颜色。视杆细胞对广泛频率范围内的光强度变化很敏感，则负责黑白视觉。
大脑中的色彩是颜色组合
如果一种生物只存在一种视觉蛋白，比如黑视蛋白，那么在这种生物的世界里，只有黑白灰度的深浅差别，就像我看黑白电视机，或者黑白老照片。
人类的色彩感受器
在大多数人类的眼中主要有三种不同的视锥细胞（L型、M型、S型）：L型最敏感点位是550纳米左右的黄光；M型最敏感点位是540纳米左右的黄绿光；S型最敏感点是430纳米左右紫光。这三种色彩感受器对光感的不同，主要取决于视蛋白的结构的存在细微的不同，所以能对不同波长的光更加敏感。
人类通过感知这三个颜色及灰度深浅差别，就可以进行千变万化的颜色组合。这个机制如同画家的调色盘，通过不同灰度与比例进行混合，会产生不同的颜色。
例如：红加蓝，就是紫；红多一点，紫就偏暖一点；红少一点，蓝多一点，那紫就偏冷一点。
我们的显示器，电视机就是这个原理，除了灰度，只有红绿蓝三原色 (RGB)，但是却能显示成千上万种颜色。
视觉的弱点
虽然人眼可以组合出很多种颜色，但是对光的感知还是很弱的，因为大多数光源并不是单色光。太阳光就是不同强度和波长的光混合组成的，如果不通过三棱镜，我们无法区分它是单一的白光，还是混合光，所以我们容易将许多混合光源与单色光源的颜色看成是相同。
例如：我们感知到的橙色光，实际上是由红光和绿光混合而成的，在我们生理上无法区分到底是600纳米的橙色光，还是红绿光。
还有许多颜色是不存在单色光的，比如说黑色、灰色和白色就是这样的颜色，粉红色或淡紫色也是需要组合的。
动物的世界
人类也并非是这个世界上感受器种类最多的物种，并且物种间对波段的灵敏度也不同。
例如：狗狗它们只能感受到蓝色系（视锥细胞）、黄色系（视杆细胞）还有灰色。
红色在它们眼里是暗色，而绿色在它们眼里是白色。
如果假设每种感受器有100种灰度。人类拥有3种感受器，能组合的颜色就是100X100X100=100万种，如果一种动物有4种感受器，那么它可以看到的颜色就有1亿种。皮皮虾是一种极端的存在，它具有十六种感受器。它眼中的世界，是由多么绚丽多彩。
有些动物还可以感知可见光之外的电磁波，例如蜜蜂可以感知紫外线。如果人类也可以感知紫外线，防晒霜估计会卖脱销，如果可以感知红外线，捉迷藏就别玩了，如果可以感知无线电波，你会发现公共场所WIFI最强处，人满为患，甚至我们的宇宙也不是黑色，因为存在宇宙大爆炸的微波背景辐射。
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