I coni delle donne

i due quadratini con il punto sono identici

La visione a colori dei vertebrati dipende da speciali cellule a forma di cono che si trovano sulla retina. È cruciale quanti tipi diversi di cono ci sono, perché ogni tipo contiene un pigmento sensibile a una diversa porzione di lunghezze d’onda. Gli uccelli, le lucertole, le tartarughe e molti pesci hanno quattro tipi di cono (e un mondo visivo meravigliosamente variopinto), ma la maggioranza dei mammiferi, cani e gatti compresi, è equipaggiata con due tipi soltanto. A dire il vero gli antenati dei mammiferi ne possedevano l’intero set, ma i primi mammiferi persero due tipi di cono in una fase della loro evoluzione in cui (probabilmente per non incrociare i grossi dinosauri) erano diventati notturni, e vedere a colori non era più molto utile. I progenitori di un gruppo di scimmie del Vecchio Mondo (i quali hanno fatto da bisavoli pure a noi), però, a un certo punto riacquistarono un terzo cono grazie alla duplicazione e mutazione di uno degli altri due – o, più precisamente, di uno dei due geni che contenevano le istruzioni per produrre i relativi pigmenti. Gli individui con questa mutazione erano in grado di distinguere il rosso dal verde e, tra frutti rossi e foglie verdi, dovevano trovarsi sensibilmente avvantaggiati all’ora di pranzo. Ecco perché noi abbiamo la visione tricromatica, cioè tre tipi di cono (sensibili al rosso, al verde e al blu).
Punti deboli di questo escamotage: il gene del pigmento “rosso” e quello del pigmento “verde” se ne stanno l’uno accanto all’altro (dopotutto uno è nato dall’altro per un errore di copiatura) sul cromosoma sessuale X, mentre il gene del pigmento “blu” alberga per conto suo su un cromosoma dei soliti. Poniamo ora – cose che succedono – che uno dei due geni su X, ad esempio quello che contiene la ricetta per fabbricare il pigmento “rosso”, sia difettoso. Se questo capita in un maschio, la frittata è fatta: i maschi hanno un unico cromosoma X (ereditato dalla madre), per cui niente istruzioni su come si fa il pigmento “rosso”, niente “coni rossi”, impossibile distinguere il rosso dal verde. In una femmina invece le cose si aggiustano: il pigmento “rosso” entra in produzione comunque, dietro la guida del gene sano situato sull’altra copia del cromosoma X. (Le femmine hanno due copie di X, quindi potenzialmente una copia di backup di un mucchio di roba.) Ecco perché ci sono tanti daltonici e poche daltoniche.

[Questo post ha una seconda parte, con annesso colpo di scena, qui.]

DOVE NEL LIBRO: capitolo 3, Come vediamo i colori.

ILLUSTRAZIONE: I quadrati centrali dei due dischi (quelli con il puntino) appaiono verde l’uno e arancio l’altro, ma sono in realtà identici. Se siete lettori abituali del blog ormai ne sapete a sufficienza per credermi sulla parola, ma se così non fosse controllatelo di persona qui (dovrete spostare il mouse sull’area in alto a destra, sotto la scritta ‘mask’).

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When the moon hits your eye like a big pizza pie

i due dischi sono identici

Perché la luna sembra più grande quando è all’orizzonte? Mah. Benché le discussioni sul tema durino da duemila anni, il vociare ancor non si è sopito. Oggi vi presento l’ipotesi grandezza/distanza: in maniera inconsapevole, calcoliamo la grandezza della luna sulla base della sua distanza apparente. A motivo della completa assenza di indizi di profondità, il cielo che ci sovrasta appare più vicino del cielo all’orizzonte. La luna all’orizzonte quindi sembra più lontana, e di conseguenza più grande.
Capito poco? Giustissimo, allora guardate la figura qui sopra. I due dischi bianchi sono identici, ma quello a sinistra sembra più grande. Secondo la teoria, sembra più grande perché sembra più lontano. Per semplici ragioni proiettive, l’immagine di un oggetto sulla nostra rètina (il fondo fotosensibile dell’occhio) rimpicciolisce man mano che l’oggetto si allontana. Se due oggetti proiettano immagini retiniche uguali ma sono a distanze diverse, quindi, il più lontano deve essere più grande dell’altro. Di fronte a questa figura, il nostro sistema visivo perviene alla conclusione sbagliata solo perché è sbagliata la premessa: i due dischi non si trovano a distanze diverse, sembrano a distanze diverse. Come la luna lassù e la luna laggiù.
Dimostrazione pratica in tre passi: (1) Fissare la luna piena per almeno mezzo minuto. Se la luna piena non è a disposizione, l’immagine illuminata a sufficienza di un disco o di una qualsiasi altra figura ne farà le veci benone. (2) Guardare una superficie vicina. Vedrete un’immagine consecutiva – ovvero, in questo caso, una debole replica scura della luna. (3) Guardare una superficie lontana. L’immagine consecutiva ora è molto più grande. Conclusione: il nostro sistema visivo “dilata” le immagini delle cose a seconda di quanto appaiono lontane. Ha! La dimostrazione svela gli altarini, perché l’immagine retinica è fissa e non si rimpicciolisce quando proiettiamo l’immagine consecutiva su una superficie più distante. Nella vita di tutti i giorni, però, questo meccanismo assicura che le cose continuino a sembrarci delle stesse dimensioni quando si avvicinano o si allontanano, e lo fa pure senza dare nell’occhio (avevate mai subodorato il problema?)
Quando la distanza alla quale l’oggetto si trova è percepita correttamente, la costanza di grandezza funziona d’incanto. Se gli indizi di distanza vengono via via eliminati, essa si indebolisce fino a sparire del tutto; in tal caso la grandezza dell’oggetto è determinata unicamente dall’angolo visivo che questo sottende sulla retina. E qui la luna fa capolino un’altra volta per offrirci un bellissimo esempio di fallimento della costanza di grandezza. Per coincidenza, luna e sole sottendono sulla nostra retina il medesimo angolo visivo (tanto è vero che durante un’eclissi di sole il disco della luna copre quasi perfettamente il disco del sole). La luna e il sole ci appaiono pure delle stesse dimensioni, ma ciò dovrebbe lasciarci di stucco: la luna è piccola e vicina, il sole è grande e lontano. Se luna e sole venissero percepiti in accordo con le leggi della costanza di grandezza, il sole apparirebbe quasi 400 volte più grande della luna. La ragione per cui ciò non avviene è che non abbiamo modo di giudicare le distanze relative dei due corpi. Più che naturale: non sono state le distanze celesti, ma quelle terrestri a guidare la nostra evoluzione.

DOVE NEL LIBRO: capitolo 6, Come vediamo la profondità.

ILLUSTRAZIONE: Una versione, con lune, dell’illusione grandezza/distanza. © Paola Bressan.
Il titolo di questo post è il primo verso (che fa al caso nostro per via della pregevole similitudine fra luna piena e grande pizza) della canzone “That’s amore”, portata al successo da Dean Martin negli anni Cinquanta. Il video qui.

Cuori contro cuori

Tutti i cuori (o, più esattamente, i pallini che li compongono) hanno in realtà lo stesso colore: sono di un bel verde smeraldo, molto simile a quello della scritta sottostante. Una deliziosa versione patchwork-natalizia (di Akiyoshi Kitaoka) della mia dungeon illusion. Nel primo riquadro in alto, i pallini verdi all’interno del cuore contrastano con i pallini rossi che li circondano, acquistando una componente azzurrina (l’azzurro turchese è il colore complementare al rosso). Nel riquadro accanto, i pallini verdi all’interno del cuore contrastano con i pallini viola che li circondano, acquistando una componente gialla (il giallo è il colore complementare al viola). Il risultato è che alcuni cuori appaiono di colore azzurro turchese ed altri di colore gialloverde. All’effetto finale contribuisce anche il fatto che elementi piccoli tendono a diventare più simili al proprio sfondo, per cui se l’immagine viene rimpicciolita l’illusione diventa ancora più forte. Controllate il colore degli sfondi, e se non capite come faccia lo sfondo rosso a rendere i pallini verdi più gialli, andate a leggervi pagina 60. Dopo di che guarderete la TV a colori con altri occhi…

DOVE NEL LIBRO: Potete trovare tante informazioni su queste e altre stupefacenti illusioni di colore, e sui vari modi in cui i colori influenzano il nostro comportamento, nel capitolo 3, Come vediamo i colori.

IMMAGINE: Carpet of blue and green hearts. Akiyoshi Kitaoka, 2007. Guardate altre immagini basate sulla stessa illusione sul sito di A. Kitaoka. Eventuali donne e uomini di poca fede: scaricate la versione originale del file, ad alta risoluzione (beh, non altissima, ma sufficiente in caso voleste procedere con uno zoom per confrontare tra loro i colori dei pallini). A proposito: nella scienza, avere poca fede è una virtù.

Saran belli gli occhi neri, saran belli gli occhi blu

heterochromic catIl colore base degli occhi di noi tutti, biondi e mori, è l’azzurro, e per la stessa ragione per cui sono azzurri il cielo e il mare. A causa della sua composizione, infatti, l’iride (la parte colorata dell’occhio) diffonde la luce che la colpisce, ovvero la rinvia in tutte le direzioni. Le lunghezze d’onda che vengono diffuse in misura maggiore sono le più corte, quelle che corrispondono alla percezione del blu. L’iride però contiene anche melanina, un pigmento che assorbe varie lunghezze d’onda. Quando la melanina è abbondante la maggior parte della luce viene assorbita, facendo apparire l’iride marrone scuro. Una quantità inferiore di melanina rende gli occhi nocciola o verdi, e una quantità ancor più esigua rende visibile il colore azzurro.
Un tempo si pensava che la quantità di melanina che si deposita nell’iride fosse controllata da un unico gene, con due possibili varianti (alleli): “marrone” e “azzurro”. Dato che ereditiamo un allele da mamma e uno da papà, ognuno di noi ne ha due, che possono essere uguali o diversi; quando sono diversi, l’allele “marrone” la fa da padrone sull’allele “azzurro”, producendosi in occhi marroni. Oggi sappiamo che non abbiamo solo un gene marrone/azzurro, ma anche un gene verde/azzurro. Il verde domina sull’azzurro, e il marrone domina sull’intera compagnia.
Quest’ordine di beccata è facile da spiegare. L’allele marrone dice all’occhio (passatemi l’espressione) di produrre tanta melanina. L’allele verde dice all’occhio di produrne un po’. L’allele azzurro sta sempre zitto. Ecco perché per avere occhi verdi occorre che l’allele marrone sia assente dal gruppo, e per avere occhi azzurri bisogna che manchino sia il marrone che il verde.
Per farvi un’idea di come funzionano le varie combinazioni, dilettatevi con questo calcolatore o quest’altro: dato il colore degli occhi dei genitori, il calcolatore vi restituisce la probabilità che i pupi abbiano occhi marroni, verdi o azzurri. Da non usare come test di paternità, perché i due geni marrone/azzurro e verde/azzurro sono sì le primedonne, ma i coprimari non mancano (tant’è che i nostri occhi sono anche grigi, nocciola, ambra, viola). Un gene può addirittura mutare per strada: per questo, anche se succede di rado, non è impossibile che il figlio di due genitori dagli occhi azzurri si ritrovi, miracolosamente, con occhi marroni.

DOVE NEL LIBRO: Perché si sono evoluti occhi di tanti colori differenti? In che senso l’iride è più affidabile del passaporto? Funziona l’iridologia? Tutto nel capitolo 2, Il sistema visivo.

ILLUSTRAZIONE: Se una delle due iridi contiene più melanina dell’altra, gli occhi avranno colore diverso. Questo problema (eterocromia) è relativamente frequente nei cani Husky e nei gatti, e ogni tanto fa capolino anche nella nostra specie. Non è il caso di David Bowie, i cui occhi appaiono di colore diverso per il danneggiamento (conseguente a un colpo ricevuto durante una zuffa) del nervo che controlla l’apertura di una delle due pupille — ora permanentemente dilatata.
L’immagine del gatto viene da qui.

The color purple

MacLeodRingsNon ci credete neanche questa volta? Ma sì, appunto: i due anelli, il piccolino rossiccio e il grande bluastro, hanno lo stesso colore. Ritagliati e incollati su uno sfondo bianco, sarebbero entrambi viola. Figure così dovrebbero metterle su Casa & Giardino a mo’ di avvertimento: Non Andate A Cercare Un Cuscino Dello Stesso Viola Del Vostro Divano Senza Portarvi Dietro Un Campione Di Tessuto! Il colore viola del divano dipende da tutti gli altri colori presenti nel soggiorno, e varia inoltre al variare dell’illuminazione. Col cavolo che è possibile ricordare il “vero” viola del divano: di quel “vero” viola non abbiamo alcuna esperienza.
In questa figura (e nel resto nel mondo, incluso il nostro soggiorno) ogni colore acquista percettivamente una componente complementare al colore adiacente. Il viola dell’anello piccolo vira verso il rosso perché sta su sfondo blu (questo blu ha come complementare il rosso); il viola dell’anello grande vira verso il blu perché sta su sfondo rosso (questo rosso ha come complementare il blu).
Qui l’effetto è rafforzato dalla presenza di un gradiente, cioè di una transizione graduale fra il blu e il rosso dello sfondo. Nel paradiso dei gradienti abbiamo già messo piede, ricordate? Come mai i gradienti potenzino gli effetti di contrasto ufficialmente non è noto, ma ufficiosamente possiamo presumere che sia perché, in natura, un gradiente segnala una differenza nell’illuminazione (le ombre hanno normalmente margini di questo tipo). Questi due anelli hanno fisicamente lo stesso colore. Beh, se fossero veramente illuminati da luci di tinta diversa (l’anello piccolo da un faretto blu e l’anello grande da una ciambella di luce rossa), l’anello piccolo rifletterebbe soprattutto luce blu, il grande soprattutto luce rossa. Al contrario, i due riflettono luce identicamente viola: il che induce il sistema visivo a ‘concludere’ che il cerchio piccolo sotto illuminazione blu è in realtà rosso, e il cerchio grande sotto illuminazione rossa è in realtà blu.
Capito? Rovinati da troppa intelligenza (visiva).

DOVE NEL LIBRO: capitolo 3, Come vediamo i colori. Questa è una dimostrazione del fenomeno del contrasto di colore.

ILLUSTRAZIONE: Don MacLeod, University of California, San Diego. Potete trovare l’originale, assieme a tante altre illusioni, in questo bel database di figure utili a chi si interessa di visione.

Passiamo ore davanti alla TV perché non si sa mai, non si sa mai, quello che al mondo ci può capitar

Perché leggiamo romanzi, andiamo al cinema, passiamo ore davanti alla TV quando potremmo fare qualcosa di più utile? Perché da che mondo è mondo la gente ama ascoltare storie?
Beh, le storie presentano una simulazione della vita reale che i nostri antenati potevano sperimentare senza abbandonare la sicurezza della caverna (e noi, della poltrona). Per non parlare poi di storie rappresentate in modo tale da raggirarci e sembrare pezzi di vita vera, come i film, gli sceneggiati TV, le soap operas, i reality shows. Se l’illusione funziona, la domanda “perché ci piace leggere o guardare la TV?” diventa ridicola. Quando siamo assorbiti in un libro o in un film, vediamo paesaggi meravigliosi e incrociamo tipi interessanti, ci innamoriamo di super-uomini e super-donne, proteggiamo eroicamente i nostri cari e dei cattivi facciamo polpette. Niente male per pochi euro.
Una storia è un po’ come un esperimento. L’autore o regista cala un personaggio in una situazione ipotetica, in un mondo diretto dalle stesse leggi che valgono nel nostro, e permette al lettore o spettatore di esplorarne le conseguenze. Il protagonista ha un obiettivo e si dà d’attorno per scavalcare gli ostacoli che gli si parano davanti; questi ostacoli, spesso, altro non sono che uomini e donne con obiettivi incompatibili. Noi stiamo a guardare e prendiamo mentalmente nota. Insomma, la vita è come una partita a scacchi, e le trame delle storie sono come le partite già giocate che i campioni di scacchi studiano in modo da trovarsi pronti ad ogni evenienza. I libri di partite sono utili perché il gioco degli scacchi è combinatorio: a ogni turno, le possibili sequenze di mosse e contromosse sono troppe perché uno le possa passare mentalmente in rassegna. Di qui, l’idea di mettere assieme un catalogo mentale di migliaia di partite — e delle mosse che hanno permesso ai buoni giocatori di spuntarla.
La vita ha ancora più mosse degli scacchi. Gli intrighi di persone in interazione fra loro (genitori e figli, fratelli, fidanzati, amanti, mogli e mariti, rivali, colleghi, amici veri e falsi, nemici, alleati, potenti, estranei) possono moltiplicarsi in così tanti modi che non c’è verso di riuscire a immaginare in anticipo le conseguenze di ogni possibile azione. Le storie (Shakespeare o Liala, “Il Dottor Stranamore” o “Via col Vento”, “Star Trek” o “L’Isola dei Famosi”, a ognuno il suo) rimpinguano il nostro personale “manuale della vita”: il catalogo mentale delle situazioni e dei dilemmi psicologici in cui una bella o brutta mattina ci potremmo trovare anche noi, delle strategie cui potremmo appigliarci e delle loro ripercussioni. (Che sia improbabile che ci troveremo mai in missione sull’Enterprise o a stomaco vuoto in Honduras, poco importa: la nostra sete di informazioni si è sviluppata molto tempo fa, quando i nostri orizzonti erano più ristretti.) Il cliché che la vita imita l’arte è vero perché, guarda un po’, la funzione di un certo tipo di arte è proprio quella di farsi imitare.

DOVE NEL LIBRO: di psicologia evoluzionistica e di film parliamo in più occasioni; di tecnica cinematografica si discute nel capitolo 7, Come vediamo il movimento.

ILLUSTRAZIONE: al celeberrimo regista Alfred Hitchcock le poste U.S.A. hanno dedicato un francobollo.

RIFERIMENTI: in questo post ho riassunto liberamente un argomento presentato da Steven Pinker in “How the Mind Works” (nel capitolo “The Meaning of Life”). Il titolo è ispirato a una famosa canzone di Cochi e Renato. Per i filosofi tra voi: Jerry Hobbs, “Will robots ever have literature?” (pdf). Per tutti, altamente consigliato: Steven Pinker, “Come funziona la mente”. Mondadori, 2000.

Colori caldi, colori freddi, colori tiepidi

Non vediamo i raggi infrarossi, ma li percepiamo sotto forma di calore. Una normale lampadina ad incandescenza comincia presto a scottare proprio perché emette più del 90% della sua energia nell’infrarosso, ovvero sotto forma di calore anziché nello spettro visibile – uno spreco considerevole. L’efficienza di una lampada al neon si avvicina al 30%; sempre poco in confronto all’efficienza di una comune lucciola, che sotto forma di luce visibile libera più del 75% della sua energia.
Ogni oggetto che abbia una temperatura emette radiazione infrarossa, anche un cubo di ghiaccio, ma oggetti più caldi ne emettono in misura maggiore. Su questo principio si basano le fotografie all’infrarosso: l’apparato rileva le differenze di temperatura nella scena e assegna un diverso (falso) colore a ciascuna temperatura, generando un’immagine che i nostri occhi possono interpretare. Alcuni rettili, come il serpente a sonagli, riescono a “vedere” la luce infrarossa direttamente e quindi ad individuare animali a sangue caldo anche al buio. La natura non ha ritenuto di doverci dotare di un apparato di rilevazione dell’infrarosso, ma in certe situazioni averne uno non sarebbe male. Nella scena madre dell’inseguimento notturno, nel bel film di Michael Crichton Il mondo dei robot, la visione a infrarossi di cui è equipaggiato l’androide inseguitore Yul Brynner gli conferisce per esempio un distinto vantaggio sullo sfortunato Richard Benjamin, unico oggetto caldo rimasto in circolazione. Benjamin tenta di far perdere le proprie tracce camminando nell’acqua, ma il calore irradiato dalle sue impronte sul fondo ne tradisce ogni passo: attraverso gli occhi dell’androide, vediamo le orme brillare nella semioscurità. Nel mondo reale, l’acqua corrente farebbe dissipare il calore all’istante e comunque ben prima che l’androide sopraggiunga, ma l’idea non è priva di merito. Le telecamere a infrarossi mostrano, ad esempio, che le orme lasciate da un orso polare nella neve continuano ad emanare calore per parecchi minuti dopo che l’orso se ne è andato.

DOVE NEL LIBRO: Capitolo 1, La luce. Scoprirete anche quali interessi condividano l’aviazione americana e il serpente a sonagli.

ILLUSTRAZIONE: Questa immagine all’infrarosso mostra come colori diversi assorbano quantità di calore diverse. I nomi dei colori sono stati scritti con dei pennarelli su un foglio di carta bianca [immagine in alto]. Il foglio è stato appoggiato sull’erba, alla luce del sole, e dopo un minuto è stata scattata la foto all’infrarosso [immagine in basso]. Le aree più chiare in questa immagine corrispondono ai colori più caldi (letteralmente!), cioè a quelli che hanno assorbito più calore dal sole. Notate che il colore nero è il più caldo di tutti, seguito nell’ordine da blu, verde, rosso, giallo e infine bianco (il colore della carta). La prova provata del perché gli abiti bianchi ci mantengano più freschi di quelli neri.
Le immagini vengono da questa bella galleria di foto all’infrarosso.

NOTA. Se siete arrivati qui cercando informazioni sui colori caldi e freddi, attenzione. I colori di questo post sono “caldi” o “freddi” in senso letterale: al sole, la carrozzeria di un’auto nera scotta di più di quella di un’auto bianca. Dal punto di vista della teoria del colore, invece, i colori caldi sono quelli che tendono al rosso e all’arancio (“caldi” per associazione con il sole e il fuoco) e i colori freddi sono quelli che tendono al blu e al violetto – all’estremità opposta dello spettro.