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颜色的科学还可以更进一层。颜色不仅在色调上有差异，而且在明度上也有差异，红色看来比黄色更深些，等等。因此，据认为，有可能将所有色彩排列在一个系列之中，系列的两端应当由明度的两个极端构成——黑和白。例如，亚里士多德（Aristotle）教导说，黑和白是光的两种基本特征，而每一种颜色可以从它们的数量变化的混和中获得。
根据直接知觉（directperception）的观点，该假设的简洁性和普遍性是十分诱人的。当我们一旦使自己信服，自然界中的大多数颜色均来自少量单色的相互混合，而且这些单色本身是彼此之间敏感地联系着的，那么，我们的心灵便不会平静，除非这种现象还原至相反的两极为止。这个相反的两极除了黑和白不可能是别的东西。对于一切真正的颜色而言，它们在明度上处于黑白两种颜色之间的某个位置上，如果它们的明度增加，便趋近白色；如果它们的明度减弱，便趋近黑色。如果一切色彩均产生于两种相反的颜色，那么这两种颜色便是黑和白。
从那时起，亚里士多德关于颜色起源的观点直到近代一直十分流行。歌德（Goethe）为这一观点辩护，而且他的许多崇拜者也是该观点的热情拥护者。但是，由于牛顿（Newton）的发现，近200年来这一迷信已为科学所破除。牛顿对自己说：如果真的存在单一类型的光和单一类型的色（它们以各种方式相互混合），那么，我们一定能够将任何一种复合颜色的简单成分进行分离和重组。这就意味着整个问题取决于实验的评判，通过实验的评判，问题便可以明确地得到解答。这是因为，直接的知觉具有欺骗性。化学家难道能〃看到〃物体是由哪些成分组成的吗？当然不能。我们知道，有十分不同的化学组成的物体看上去十分相似。同样的情况难道不会在光的情形中发生吗？难道相似类型的光不会产生不同的混合物，而不同类型的光不会产生相似的混合物吗？因此，牛顿在他周围寻求一种手段来对复合的光进行分析，而且，通过一次愉快的偶发事件，牛顿在棱镜中找到了他所需要的光的折射。
如果我们让来自a的光线穿过棱镜p（该棱镜由玻璃或其他透明物质组成），则光的行进路线不是直线（如果行进路线中没有棱镜便可能是直线），而是偏向一边，我们说是折射了。于是，眼睛。在棱镜后面接收的光似乎不是来自a，而是来自b或b的近邻，光源从a移向了b。此外，光线似乎来自bd方向的那个点并不始终保持不变，它随着光的质量而变化。例如，如果a是一种蓝色光，而该光线被看作似乎来自b，一种红色的a将发出一种光线，这种光线似乎沿着。的方向运行，r的位置高于b并更接近于a。这使我们看到，不同种类的光在同一棱镜上不是以同样程度折射的，在相似的实验条件下也不是以同样程度折射的。红光比蓝光折射的力量较弱；r比b更接近a。在对不同颜色进行相互比较时，我们发现它们按照折射性而排列成明确的系列。红光折射最少，紫光折射最多。该系列的排列如下：红一黄一绿一蓝一紫。在两种相邻颜色之间插入的色调具有中间程度的折射性。桔黄色处于红色和黄色之间，绿黄色处于黄绿之间，靛蓝处于蓝紫之间。
那么，关于白色是怎么一回事呢？当然，白色是具有最广泛漫射性质的光，它属于日光的漫射性质。如果白色的性质未被一件物体的特定颜色所改变的话，那么它是我们经常见到的光。一束白光通过棱镜是以这样一种方式作用的：接收白光的眼睛在其通路后面找到的却不是白光，而是被区分为一系列颜色因此，如果a是白光的一个点，从a点发出的白光并不单纯地像单色光那样折射，它的光源从a转向r或b，而且看上去似乎来自一系列排列成垂直线的光源，每一种光源显示一种不同的色彩。紫色位于最底部，接下来是蓝、绿、黄和红。因此，白色的日光不是单一的，而是能分解为大量更为简单的光质（light…qualities）。另一方面，这些光质不可能再进一步分解了。不论我们多么经常地使纯红色或纯黄色通过棱镜，它仍然使其特性保持不变。你们注意到，颜色系列通过白色日光的折射而获得，不论是通过实验手段还是自然的观察——天上的彩虹是由悬浮在大气层中的水粒子折射而成——它包含了产生成自然界的各种颜色。将其色调以正确比例混合，我们可以随心所欲地生成任何颜色。实际上，这是不言而喻的，因为地球接收的一切光均来自太阳。因此，不论一个自然物体是反射光线还是吸收光线，倘若它的因果不包含在日光的组成之内，便不会产生任何结果。随着白光强度的减弱，我们逐步到达黑暗，或者黑色。那就是说，黑色非色彩，而是白光明度的最小程度。
然而，从这种对光的确切分析中得到的事实难以与颜色混合的结果相符合，后者也是通过观察方式获得的。你们都看到，从白色日光的分解中产生的光谱至少含有五种颜色——如果我们用中间色彩进行计算的话，还会有更多的颜色。但是，画家长期以来就已经注意到，颜色的各种可能种类能从三种简单的色调中产生。确实，产生的混合色不会像光谱色彩那般饱和。不过，它们仍然像自然界中产生的大多数颜色那般饱和。这三种颜色——即所谓原色（primarycolours）——可以相互混合到这样一种程度，以至于能够产生任何其他的颜色种类。这三种原色，正如我们在前面讲过的那样，是红、黄、蓝。但是，最好以红、绿。紫为例，而且最好不去混合颜料，以便通过棱镜将日光分离出来的一些颜色予以混合，或者让颜色印象彼此相接很紧，以便它们能为感觉所融合。将混合的颜色涂在一只圆盘的各个部分上，该圆盘的顶面像钟面那般快速旋转。这样，便为我们提供了一种完整的统一印象。红、绿、紫三色只要以恰当数量加以运用便可产生白色；每种可以辨别的色调与这三种基本色彩彼此之间的特定混合相对应，也与白色的特定混合相对应。白色也可以通过位于棱镜系列中恰当距离之内的两种颜色的混合而获得。这些对子的组成成分一旦合在一起便产生白色，称之为互补色（plementaycolourrs）。例如，绿蓝色是对红色的补充，蓝色是对桔黄色的补充，靛蓝色是对黄色的补充。绿色是唯一纯粹的光谱色，它没有任何补充。为了产生白色，它必须与紫红色相混合，而紫红色是红和紫的组合。当然，这相当于三种原色的混合。
那么，光的分解和综合之间的这种矛盾是如何克服的呢？一般说来，由牛顿本人提出的解释在当时尚未遇到。他说：白光中存在着红光、黄光、绿光、蓝光和紫光的组合，而棱镜则将每种分离的光线孤立起来。但是当我们将不同种类的光粒子组合在一起时，其中的三种光——即红光、黄光和蓝光——足以产生一切现象。你们看到，分解与综合发生了冲突，而物理科学的进展尚未发展到将它们合而为一的程度。
当人们发现牛顿的光学理论不正确时，便采取了通向调和的第一步。牛顿认为光的粒子本身是有色彩的，而光是由太阳连续发射的一种物体，其中包含着各种颜色的多种粒子。这种观点通常招致反对，但是，在法国物理学家菲涅耳（Fresnel）通过实验提出反驳意见之前，牛顿的理论一直未受到挑战。菲涅耳表明，当光与光相遇时，不一定都会导致强度的增加。如果光是一种物质，那么情况肯定这样。可是，事实上，光的强度之减弱像强度的增强一样是一种普遍现象。这些称之为光线〃干涉〃（interference）的观察雄辩地证明了光不是一种物质而是一种运动（movement）。两种相互交叉的运动既可能导致强度的增加也可能导致强度的减弱，不可能产生其他情况。如果两只球以相等力量相向而行并彼此相遇的话，则它们的运动就被抵消；如果它们沿同一方向运行，则它们的运动就加速。如果两种水波相遇，当波峰与波峰相遇时，水波便增强，当波峰与波谷相遇时，水波便减弱或消失。干涉现象表明，当光线与光线彼此相遇时，存在有关的波峰和波谷；光的强度将会在一个连接点上增强，而在另一个连接点上减弱；换言之，我们必须把光视作是一种运动，与水波的运动很相似。如果你向水中投石，你就会使之产生一种波，它向各个方向扩展开去。石块的冲击引起了一种振动，这种振动从流体的一个粒子向另一个粒子传播。光线也由这种振动构成，不过，构成光线的物质比起构成水的物质来要稀薄得多。它是一种物质形式，除了充斥着各种物理物体之间的空间以外，还对各种物理物体——固体、液体和气体进行相互渗透。这种〃发光以太〃（luminousether）的粒子置于太阳热气层的振动之中，而它的运动则以每秒186000里的速度从一个粒子传向另一个粒子。当我们的眼睛感受到光的印象时，它不是从遥远的空间深处向眼睛渗透的一种物质，而是一种运动。为了刺激我们的感官，这种运动必须连续穿越把我们与光源隔开的无垠太空。它是与引起光和色彩的各种感觉具有同样形式的物质。因此，感觉上的差异只能意味着〃发光以太〃的运动差异。对于干涉效应的精确测量使物理学家确定了不同情形中的这种差别，而且，业已发现，色差（colour…differences）有赖于〃发光以太〃粒子振荡速度的差异。例如，在红光中，这种振荡数大约在每秒钟内400万亿次和500万亿次之间；而在紫光中，则接近800万亿次。所有其他的颜色则处在这两个极端之间。桔黄色500万亿次，绿色600万亿次，蓝色650万亿次，靛蓝则每秒700万亿次；因此，在这些限度内，光谱色构成了一种渐进的系列，振动数增加了差不多400万亿次。值得注意的是，日光除了这些带有色彩的光线以外，还包含其他的振动，它们看不见，而且难以作为光线来感知。有些光线比红光的折射力更弱，而有些光线的折射力比紫光更强。也就是说，它们的振动率比肉眼可以感受到的光或颜色要大些或小些。超越光谱红色一端的不可见光表现为热量；而超越紫色的不可见光则是某些形式的化学活动。
因此，我们可以看到，只有相对来说范围狭窄的以太振动（ethervibration）部分具有激起视网膜感觉的力量。整个色调种类包括在这一狭窄范围之内，而振动率的微小变化足以产生色觉的可见差异。
关于光的物理性质的这些简短评论将用来向你们表明，光和颜色并不具有客观现实——也就是说，在我们身外和我们周围并不存在光和颜色——但是，我们是通过这些特性来分辨光的，也分辨了彼此分离的各种颜色，这些特性存在于我们心中，由此产生了我们的色觉和光觉。我们所谓的光和色不过是我们自己对光和色的感觉而已。在我们的身外并不存在感觉系统，只有以太的振动，证明光和色是一种主观现象，标志着心理学迈出了重要一步，也标志着物理知识迈出了重要一步。我们现在知道，对光和颜色现象的完整解释不能单单建立在对光的物理考察上，而且还必须考虑我们感受光的条件。我们再次指出，我们感受到的东西并不是以太振动，而是我们的眼睛和大脑对振动的特定反应。那些无法为肉眼所感知的速度太快或太慢的运动，显然在视觉刺激的名单上被排除掉，其原因仅仅是因为速度问题。但是，客观上它们可能是光，正像任何其他运动一样。
因此，如果我们试图解释光和颜色的现象，那么，甚至纯粹的物理考察将使我们涉及〃正在看的主体〃（seeingsubect）。你们记得，我们已经遇上了矛盾。用棱镜对光进行分解告诉我们一件事情，各种光质的重新组合则告诉我们另一件事情。我们可以从日光中分离出至少五种简单的颜色，还没有把中间色计算在内，而我们却能够通过三种颜色的数量适当地相互混合在自然界产生出各种颜色来（这三种颜色的最佳选择是红、绿、紫）。那么，矛盾从何而来？
很显然，根据我们以上所述，白色和一切可能的颜色都可从三种原色中获得，这并不意味着客观的光线是这三种基本颜色的合成，也不意味着（正如许多生理学家仍然使我们相信的那样）我们的一切主观光觉导源于与这三种原色相应的三种终极感觉。对色彩混和所作的实验结果证明：当这三种客观上简单的振动形式以不同数量混合时，足以在视觉器官里建立起所有那些刺激过程，它们可以由太阳光谱的颜色而引起，也可以由它们的混合物而引起。
如果客观的光可以分解为三种振动方式，那么这三种原色只能在物理学中具有意义。分解成的三种振动方式与三种原色相对应，而且不会再有更多的振动方式了。我们已经看到的情况并非如此。在某种程度上，原色在光振动的无限分级中确实占据了特殊的地位。红和紫位于可见振动率系列的任何一端，而绿色则居于中央。尽管对眼睛受到光刺激的条件进行考察是具有某种重要性的事实，但是，这对客观的光无论如何没有什么关系，光线的振动率远远伸展至这些限度以外的地方，而在这些限度之内，以太光线（etherrays）是可见的。
如果我们能在主观上用直接的感觉将我们所有的光分解成这三种特定的组成成分，则原色只在心理学中具有意义。我们当然能够说，桔黄色是红和黄的混合色，紫色是蓝和红的混合色，如此等等。但是，即便在这些情形里，〃介乎两者之间〃这个词组也会比〃……的混合物〃更加正确。无论如何，在我看来，正是我对桔黄和紫色的感觉使得对它们的印象与对红、蓝或黄的感觉一样简单。无可争辩的是：没有人会说，他在黄色中看到了红和绿，或者在白色中看到了红、绿和紫。主观上说，白色如同任何单色那般简单。我们都将倾向于认为，黑色不仅是白色强度的最低程度，而且同时在性质上与此相反。
剩下来只有一种可能。如果三种原色的存在都无法从物理上或心理上得到解释，那么它便一定只能依靠生理条件了。如果我们接受这一原理，即我们主观感觉中的每一种差异与感官的生理刺激过程中的差异相对应，则我们必须假设，在光谱的红、绿、紫三部分中有三种客观的光质，当它们以适当的比例混合时，能够建立起许多生理刺激过程，正如主观上可以分辨的感觉一样多。这些刺激过程中有多少是可能的，我们还不能直接确定，但是，它们必须从可以区别的感觉数目中加以估计，而不是从客观的光刺激（感觉通过这些客观的光刺激而引起）的数目中加以估计。
二
这些考虑是简单的，它们还未能像得到普遍赞同的任何东西那样得到认可。在目前关于光觉和色觉性质的理论中，我们经常在物理刺激和生理刺激之间发现一种混淆，而且在后者与其相关的感觉之间发现一种混淆；或者，如果不是这样的话，那么，便会产生光刺激的客观条件导源于感觉中的主观差别这一相反的错误——一种形式上的任意假设和内容上的经验矛盾。
例如，本世纪初英国内科医生和物理学家托马斯·扬（ThomasYoung）认为，我们关于光和颜色的一切感觉都是由红。绿和紫这些原始感觉复合而成的。他说，在眼睛中存在三种神经纤维，分别对红光、绿光和紫光相当敏感。我们可以画一个三角形，像图10一样，来描述颜色混合的定律。三角形的三个角由三种原色组成，而中间的光谱色彩则沿着三角形的边排列——例如紫红，介于红与紫之间，紫红便是由红和紫两色构成的——白色则占据三角形面积的中央。根据扬的看法，这样的三角形将能同样表述视觉的条件和视觉刺激的条件。例如，桔黄和黄色将引起对红和绿两种颜色敏感的神经纤维兴奋，桔黄色中红色占优势，黄色中绿色占优势，而白色的感觉是由所有三种神经纤维以差不多同等强度的兴奋引起的。也就是说，白色的感觉仅仅是红、绿、紫三种感觉的混合。另一方面，如果原色中有一种或两种颜色在混合色中占优势，那么稍带白色的印象就会产生。因此，这些稍带白色的色调可以写在位于中央（白色）和边侧之间的那个部分三角形面积中。
托马斯·扬认为，他本人关于三种基本感觉的假设只不过是一种临时性的假设，这种假设对于色彩混合现象的解释尤其有用。但是，近代许多生理学家和物理学家根据色盲的事实把这种视觉器官的假设结构想象为必然的结果，从而使这种假设成为肯定的东西。一般说来，色盲并不意味着看不见颜色，而是意味着对某几种特定颜色不敏感。如果色盲是先天的，那么色盲患者就不会意识到自己的缺陷，因为它仅仅存在于几种特定色彩的混淆之中——例如红和绿——对于这两种颜色，正常的眼睛是可以分辨得很清楚的。实验表明，在大多数情形里，色盲是红色盲，尽管绿色盲也会发生。但是，红和绿是基色（fundamentalcolours），因此，看来我们好似在这些现象中证实了扬的理论。你们看到，眼睛的条件根据扬的理论很容易得到解释。我们只不过把这三组神经纤维之一或者正常眼睛的终端器官之一看作是缺乏的或不起作用的：在红色盲中，是对红光敏感神经纤维或眼睛的终端器官；在绿色盲中，则是对绿光敏感的神经纤维或眼睛的终端器官。
然而，这个证据并不像人们通常认为的那样普遍。如果我们认为色盲的唯一形式是〃红〃色盲和〃绿〃色盲，那么，我们可能有必要作出推论，即正常的视网膜中的特定部分对红光和绿光特别敏感，而这些敏感部分，由于某种未知的原因，在有缺陷的器官中不是缺失便是不敏感。但是，我们不会找到哪怕是一点点根据去假设对黄色的感觉是红