MAXWELL

Agli inizi del 1800 il medico inglese Thomas Young, fisico dilettante, realizza una serie di esperimenti che avvalorano l'ipotesi ondulatoria della luce. Secondo la teoria ondulatoria la luce non è formata da un fascio di corpuscoli che si muove ada altissima velocità, come pensava Newton, ma da un onda che oscilla ad altissime frequenza. Un immagine che rende l'idea è quella del sasso che cade su uno stagno formando delle onde concentriche.
Un altro contributo importante di Thomas Young riguarda la percezione dei colori. Come disse Maxwell di lui, Thomas Young fu il primo che partendo dalla conoscenza dei tre colori primari (rosso, verde e blu) dalla cui mescolanza ottica si formano tutti gli altri colori, provò a cercare la spiegazione di questo non nelle proprietà della luce, ma in quelle dell'occhio umano.
L'occhio umano può cogliere più di duecento sfumature di colore, e se ognuna di queste sfumature richiedesse un tipo di fotoricettore, sulla retina dovrebbero esserci più di duecento tipi diversi di fotoricettore, uno per ogni colore, il che è impossibile considerando l'esiguità della superficie della retina. I fotorecettori sono delle terminazioni nervose collegate al cervello, presenti sulla retina dell'occhio e sensibili alla luce. Grazie a questi fotoricettori l'immagine ricevuta dall'occhio viene trasmessa al cervello.

Thomas Young avanzò l'ipotesi che i recettori responsabili della visone diurna (visione a colori) fossero di tre tipi, ognuno sensibile ad uno dei tre colori primari che lui stabilì essere il verde, il rosso e il blu. La sua ipotesi venne solo in seguito confermata da successive ricerche sulla fisologia dell'occhio, che mostrarono l'esistenza sulla retina di tre tipi diversi di coni (fotorecettori adoperati dall'occhio in luce diurna). Young ipotizzò che la visione delle diverse sfumature di colori veniva generata dall'azione combinata di questi tre recettori, capaci di reagire in modo diverso alle differenti frequenze presenti nella radiazione luminosa.

Triangolo dei colori di Maxwell.

I risultati delle ricerche scientifiche e le teorie dei colori che presenteremo in questa pagina, sono legate da uno stretto rapporto di conseguenzialità alle scoperte di Thomas Young. Le sue scoperte e intuizioni, con il tempo, grazie alla creazione di nuovi e più precisi strumenti di analisi, si rivelarono esatte.
Nelle pagine relative al primo Rinascimento, alle teorie del colore e della visione maturate durante la rivoluzione scientifica e alle teorie di Newton e Goethe, abbiamo visto come Leonardo avesse intuito il fatto che il nostro apparato visivo contribuisse attivamente alla costruzione della visione dei colori. Diverso tempo dopo, in piena rivoluzione scientifica, il filosofo francese Descartes scrisse che l'immagine vista da noi è una ricostruzione del nostro cervello. Più tardi, tra la fine del 1700 e gli inizi dell'800 Goethe fu il primo ad portare l'attenzione sul fatto che i colori sono una creazione della nostra mente . Le ricerche e le scoperte di Young venivano a confermare, su basi scientifiche più salde, le intuizioni di Leonardo, Descartes e Goethe.

Dagli inizi dell'800 in poi un gran numero di scienziati, pittori e critici d'arte si interessarono alla questione della visione dei colori. Diverse ricerche scientifiche finirono per influenzare, in maniere più o meno diretta, il lavoro di alcuni artisti tra i quali Eugene Delacroix, William Turner, George Seurat. Sulla base dei risultati delle loro ricerche, diversi scienziati e studiosi, costruirono dei veri e propri atlanti dei colori, che avrebbero dovuto servire da riferimento a chiunque, nel suo lavoro, avesse a che fare con il problema di dovere definire con esattezza le sfumature dei colori e le loro relazioni reciproche.

BREVE LESSICO DEI COLORI:

Nell'800, grazie alle ricerche di Von Helmholtz e di Maxwell, nacque la scienza del colore, detta colorimetria. Scopo della colorimetria è di misurare e classificare i colori secondo sistemi standard e facilmente adoperabili. Dopo diversi tentativi e modelli di classificazione, alla fine dell'800, i colori vennero classificati secondo tre coordinate che corrispondono a tre qualità del colore:
Tono: che definisce il colore secondo il nome con cui lo conosciamo
Saturazione: il grado di purezza del colore (presenza maggiore o minore di grigio aggiunto al colore)
Luminosità: quanto il colore è scuro o chiaro.

Nel 1810, l'anno in cui Wolfgang Goethe pubblicò la sua teoria dei colori, il pittore tedesco Philipp Otto Runge presentò il suo lavoro sulla sfera dei colori. Partendo dai tre colori primari della pittura, che sono il Blu, il Giallo e il Rosso. Runge costruì una sfera dove sulla fascia centrale (il cerchio massimo della sfera) sono riportate le tonalità di colori più pure (sature) che dal giallo vanno al verde, al blu, al viola, al rosso, all'arancio per ritornare al giallo. Per ciò che riguarda la luminosità, i colori diventano più chiari via via che si va verso l'alto della sfeara, e più scuri verso il basso. La sfera di Runge va letta anche in profondità, essa è composta da segmenti tridimensionali ed ogni colore va sporcandosi di grigio (meno saturo) quanto più ci sposta verso l'asse, all'interno della sfera.

Sfera dei colori di Philipp Otto Runge

Michele Eugene Chevreul (1786-1889) fu, fra gli scenizati che si occuparono del colore, probabilmente quello che influenzò maggiormente la storia dell'arte. Le sue leggi sull'influenza reciproca dei colori e il suo sistema di classificazione dei colori, furono studiati e applicati da pittori come Delacroix, Degas, Seurat e Signac.
Chevreul era un chimico di fama, che nel 1824 venne incaricato da una grande azienda di tessuti, la Gobelin, di occuparsi dei problemi relativi all'uso delle tinture industriali sui tessuti. Nell'800 erano state inventate delle nuove tecniche di colorazione a stampa dei tessuti. Studiando le combinazioni di colori sui capi prodotti dalla Gobelin, Chevreul si accorse che certe tonalità di rosso, se venivano accostate al verde risultavano vivaci, mentre se accostate al giallo tendevano ad essere più spente. Chevreul si rese conto, insomma, che due colori accostati tra di loro tendevano a tingersi l'un l'altro del corrispettivo colore complementare. Vide che il giallo tendeva a colorare di un blu violaceo i colori vicini: il rosso di un verde tendente all'azzurro, il blu di un giallo aranciato.

Il cerchio dei colori di Chevreul

Dall'osservazione e dallo studio di questi fenomeni Chevreul formulò la famosa legge dei contrasti simultanei che dice che: "Due colori adiacenti, vengono percepiti dall'occhio in modo diverso da come sono realmente" (quando vengono guardati isolatamnete su uno sfondo neutro). Il fenomeno dell'influenza reciproca dei colori era stato studiato in precedenza da Goethe, sebbene non in modo sistematico come fece Chevreul. Chevreul realizzò un cerchio dei colori in cui erano riportate 72 sfumature di colore alla loro massima saturazione, tale strumento avrebbe dovuto aiutare chi per mestiere si trovasse a lavorare con i colori (pittori, tintori di stoffe). Attraverso questo cerchio è possibile trovare immediatamente il complementare di ogni colore individuabile nella parte opposta del cerchio.

Il fisico tedesco Hermann Von Helmholtz (1821-1894) fu uno dei grandi scienziati del XIX° secolo. Formulò le leggi della conservazione dell'energia, condusse degli importanti studi sulla percezione del suono, tra il 1856 ed il 1857 pubblicò un importante trattato sulla percezione visiva dal titolo Manuale di ottica psicologica. In questo trattato Helmholtz introdusse le tre variabili del colore che sono tuttora adottate: Tono, Saturazione, Luminosità. Egli dimostrò, inoltre, che la miscela dei colori spettrali (luci colorate) funziona secondo principi completamente diversi dalle miscele di colore realizzate con i pigmenti dei pittori. Il giallo, che nelle miscele dei pittori è un colore primario che miscelato al blu dà il verde, nella miscela ottica risulta essere un colore secondario che si forma dalla miscela della radiazione rossa e quella verde.

Von Helmholtz dimostrò, a partire dalle scoperte di Young, che era possibile ottenere tutti i colori, compreso il bianco, attrraverso miscele calibrate di colori dello spettro, e che il bianco si poteva ottenere miscelando in modo opportuno un radiazione luminosa blu-violetto, una verde ed una rossa. Allo scopo di ottenere una migliore comprensione del meccanismo di queste miscele di luci colorate, sistemò i colori dello spettro su un diagramma. Dallo studio del comportamento della luce e dall'analisi del diagramma ottenuto, lo scienziato notò che per ottenere il bianco non erano necesserie le stesse quantità di radiazione luminosa verde, rossa e blu. I suoi diagrammi sulla luce, insieme a quelli di Maxwell costituirono la base della colorimetria moderna. Gli scritti di Von Helmholtz costituirono un punto di riferimento importante per i pittori Neo-impressionisti.

Il cerchio dei colori di Nicholas Rood

Il fisico americano Nicholas Odgen Rood (1831-1902), fu una altro degli scienziati le cui ricerche scientifiche sul fenomeno dei colori, influenzarono notevolmente la pittura. Egli tentò di realizzare una vera e propria convergenza tra il punto di vista artistico e quello sceintifico. Tale suo sforzo lo portò a pubblicare un libro dal titolo Modern Chromatics, apparso nel 1879, il cui significativo sottotitolo era: "Applicazioni per l'arte e l'industria". Egli tentò di realizzare una classificazione sistematica e definitiva dei colori. Ma il suo contributo più importante fu la realizzazione di una versione scientifica del cerchio dei colori, sulla quale sono riportati i colori dello spettro con le diverse sfumature, con le loro precise posizioni angolari ottenute tenendo conto della larghezza delle bande dei colori dello spettro luminoso. I colori sono riportati in modo tale da ottenere in maniera immediata e corretta il complementare di ogni colore. Questo schema dei colori continua, attualmente, ad essere adoperato dai pittori.

Cerchio rotante di Maxwell

James Clerck Maxwell (1831-1879) è uno dei più grandi fisici di tutti i tempi. Le sue equazioni sull'elettromagnetismo costituiscono un punto di svolta nella storia della scienza. Maxwell, attraverso i suoi studi, dimostrò che la luce era una onda eletromagnetica della stessa natura delle onde radio (quelle che trasmettono i messaggi radio) ma le cui frequenze di oscillazione erano molto più alte. Egli dimostrò, inoltre, che i colori diversi dello spettro corrispondevano a frequenze di oscillazione differenti. Nel 1859 Maxwell fece conoscere la sua Teoria sulla visione dei colori, che va considerata come l'origine della misura quantitativa dei colori (Colorimetria). Grazie ad una serie di esperimenti condotti con dei cerchi rotanti e con delle macchine ottiche di sua invenzione, che gli permettevano di miscelare le luci colorate controllandone con precisione le intensità, Maxwell riuscì a creare dei diagrammi, famosi con il nome di Triangoli di Maxwell. Adoperando questi diagrammi era possibile, attraverso delle somme matematiche, ottenere tutte le sfumature di colori ottenibili dai tre primari di Young (verde, blu e rosso).

I cerchi rotanti di Maxwell erano fatti in modo tale da potere fissare sulla superfici, dei settori di carta colorata di diversa larghezza. Maxwell, lavorando con i colori primari spettrali (verde, blue rosso), ottenne le diverse sfumature dello spettro modificando i rapporti di proporzione tra i vari settori, grazie a questi suoi esperimenti ottenne il suo diagramma triangolare, nel quale alle sfumature di colore corrispondono dei rapporti matematici tra i tre diversi primari.
I diagrammi di Maxewll sono all'origine del diagramma CEI sul quale sono riportate, in corrispondenza dei colori, le rispettive frequenze di onda elettromagnetica.
Il diagramma CEI è attualmente considerato il diagramma standard dei colori spettrali, adoperato da astronomi, fisici, pittori e grafici.

Triangolo dei colori di Maxwell

L'albero dei colori di Munsell

Dalla fine dell'800 fino alla metà del '900, vennero pubblicati diversi atlanti dei colori. Gli autori di questi atlanti si ponevano lo scopo di realizzare degli strumenti comodi e completi per chi utilizzasse il colore per scopi artistici e creativi. Il più conosciuto è L'atlante dei colori realizzato nel 1915 dal pittore americano Albert Henry Munsell. L'atlante di Munsell, conosciuto anche come L'albero dei colori, ed il cui principio di funzionamento ricorda la sfera di Runge, ispirò una serie di altri sistemi di classificazione dei colori. Per ciò che riguarda lo studio della percezione dei colori nel campo dell'arte, sono importanti i lavori sul colore, realizzati con carte e retini colorati, da Joseph Albers nella scuola della Bauhaus e le ricerche di Johannes Itten, anche lui insegnante alla Bauhaus, pubblicate da il Saggiatore con il titolo di "Arte del colore".