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Farbphänomene

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Das Farb-Phänomen entsteht infolge physikalischer, biochemischer und neuronaler Verarbeitungsprozesse von abgestrahlten oder reflektierten elektromagnetischen Wellen (Photonen-Energie, Farbreiz) des sichtbaren Spektralbereichs bei ca. 400 nm - 750 nm, im Bewusstsein. Es sind Vorgänge auf atomarer, molekularer, neuronaler und wahrnehmbarer Ebene.

Anmerkung: Farb-Phänomen bedeutet, das Farbe ein Phänomen des phänomenalen Bewusstseins ist.

I------------- 400 nm – 750 nm -----------I Elektromagnetische Spektrum im sichtbarem Bereich. File:Spectrum.svg

Das Elektromagnetische Spektrum selbst ist nicht farbig, sondern nur elektromagnetische Strahlung. Erst auf der Bewusstseinsebene kann dem Elektromagnetischem Spektrum die Farbe gemäß dem sichtbarem (kontinuierlichen) Spektralbereich zugeordnet werden. Welche Farbe des Lichts man wahrnimmt, ist durch die Wellenlänge bzw. durch die Photonenenergie physikalisch vorgegeben.

Beispiel: Violett hat bei einer Wellenlänge von 400 nm = 3,10 eV, Rot dagegen bei einer Wellenlänge von 700 nm = 1,77 eV.

Ändert sich die Wellenlänge des Lichts, ändert sich auch die Energie der Photonen. Die Photonen-Energie (E) ist die Energiemenge eines einzelnen Photons in Elektronenvolt (eV). Ein Elektronenvolt entspricht dem Produkt der Elementarladung (e) und der Maßeinheit in Volt (V). Eine elektromagnetische Welle bzw. die Wellenlänge des Lichts entsteht, wenn elektrisch geladene Teilchen (Elementarteilchen) beschleunigt werden.

Wie im Medienportal der Siemens-Stiftung beschrieben, ist die Farbe des Lichts eindeutig wie auch oben bereits genannt, durch seine Wellenlängen und der entsprechenden Photonenenergie bestimmt und kann mit Messgeräten objektiv erfasst werden, wie nachfolgend erklärt wird.

Erklärung: Die Höhe der Betriebsspannung zB. Bei LEDs hängt von der Farbe ab, wobei dies ein Hinweis auf diskrete Energieniveaus und den Photonencharakters des Lichts ist. Man kann das abstrakte Prinzip der Quantisierung von Energie in Form von Photonen mit einem einfachen Experiment mit vier LED und einem Netzgerät sehr deutlich darstellen. Rote LED leuchten ab ca. 1,5 Volt, gelbe ab ca. 1,9 Volt, grüne ab ca. 2,3 Volt und blaue ab ca. 3,3 Volt. Es verdeutlicht auch, wie die erforderliche Energie von Rot nach Blau höher wird. Die Erklärung dient auch dem Grundverständnis der quantenphysikalischen Aspekte der Farbe.

Entstehung der Photonenenergie

Photonenenergie (Energieportion) z.B. im sichtbarem Bereich des elektromagnetischen Spektrums, entsteht beispielsweise durch Absorption/Emission eines Photons oder eines inelastischer Stoßes mit einem anderem Atom oder Elektron. Photonenenergie kann durch Materie reflektiert, gestreut, absorbiert und emittiert werden.

Wenn ein Atom eine passende Energieportion aufnimmt, ändert sich sein Energiezustand von einem niedrigeren auf ein höheres Energieniveau. Gibt ein Atom eine Energieportion ab, ändert sich sein Energiezustand ebenfalls, nun aber von einem höheren zu einem niedrigeren Energieniveau. Atome können diese zusätzliche Energie nur in ganz bestimmte Energieportionen aufnehmen bzw. abgeben.

Beispiel am Wasserstoffatom: Das Wasserstoffatom (H) besteht aus einem Proton und einem Elektron, das dieses Proton (Kern) umkreist. Die dadurch entstehende elektromagnetische Kraft zwischen dem positiven Proton und negativen Elektron ergibt eine Reihe von Quantenzuständen (siehe Quantenphysik) für das Elektron, mit einer jeweils eigenen Energie.

Geht das Wasserstoffatom vom angeregtem Zustand z.B. n = 3 in den Grundzustand z.B. n = 2, ist die Energiedifferenz n3 – n2 bei der Balmer-Serie 12,09 eV – 10,2 eV = 1,89 eV. Dies ist die Energie des Photons bzw. die Photonenenergie die emittiert wird, mit einer Wellenlänge von 1,2398 eV/λ (μm) / 1,89 eV = 0,656 μm = 656 nm (roter Bereich des elektromagnetischen Spektrums). Wenn die Wellenlänge der abgegebenen Energie im Bereich des sichtbarem Lichts liegt, nennt man es Lichtemission.

Anregungsenergie des Wasserstoffatoms: n2=10,20 eV, n3=12,09 eV, n4=12,75 eV, n5=13,18 eV, n6=13,60 eV

Anmerkung: Die Hauptquantenzahl n beschreibt die Schale um den Atomkern (bzw. das Haupt-Energieniveau), zu der der Zustand des Elektrons gehört.

Wasserstoffatom der Balmer-Reihe für Wellenlängen im sichtbarem Bereich: n3=λ 656nm (rot), n4=λ 486nm (cyan), n5=λ 433nm (blau) und n6=λ 410nm (violett).

Dies sind die Wellenlängen des Emissionsspektrums (Atomspektrum) eines einzelnen Atoms, bzw. die Intensität/Photonenenergie des von ihm ausgesandten/emittierten Lichts (Photon) als Funktion der Wellenlänge.

Diese Wellenlängen können durch Beobachtung und Messung der Spektrallinien (mit Hilfe der Spektroskopie) ermittelt werden. Sie entstehen durch den Atomübergang eines Elektrons zwischen zwei Energieniveaus. Die spektrale Emission (Aussenden) des Photons bei diesem Atomübergang, hat immer die selbe Energie und entspricht der Energiedifferenz zwischen den beiden Zuständen der niedrigen und höheren Energie.

Spektralbereiche der Photonenenergie sind: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung bis zur Höhenstrahlung.

Formeln für die Berechnung: Die Gleichung für die Energie des Photons E = hc/λ, wobei hc/λ (μm) = 1.23984193×10−6 eV m = ca. 1,2398 eV/λ (μm) ist.

Die Photonenenergie in Elektronenvolt, kann wie folgt vereinfacht berechnet werden: Da h und c beide konstant sind, ändert sich das Maß der Photonenenergie E umgekehrt mit der Wellenlänge λ. Die Gleichung zum Ermitteln der Photonenenergie in Elektronenvolt unter Verwendung der Wellenlänge in Mikrometern lautet ungefähr: E (eV) = 1,2398 / λ (μm). Diese Gleichung gilt nur, wenn die Wellenlänge in Mikrometern gemessen wird. Die Photonenenergie bei einer Wellenlänge von 1 μm, der Wellenlänge der nahen Infrarotstrahlung, beträgt ungefähr 1,2398 eV.

Anmerkung

Max Planck hat entdeckt, dass Energie von Körpern nicht kontinuierlich, sondern in Sprüngen als Pakete den sogenannten Quanten, oder von ihm auch elementares Wirkungsquantum genannt (siehe Quantenphysik) abgegeben wird. Dies sind die Energiepakete / Photonen wie Albert Einstein sie nannte (Photon ist ein Quantenobjekt), aus denen die elektromagnetische Welle / Lichtstrahlung besteht. Photonen kann man auch als Lichtquanten oder Lichtteilchen bezeichnen. Sie sind Elementarteilchen und nicht weiter teilbar. Photonen haben sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften (siehe Doppelspaltexperiment), “wobei man sie sich bei Licht besser als Teilchen denn als Wellen vorstellen kann“.

Photonenenergie/Licht ist die Grundvoraussetzung für die Entstehung der Farbphänomene/Farben !

Nachfolgend eine Beschreibung der Verarbeitung von Photonen-Energie bis zur Wahrnehmung von Farben, dem sogenannten Farbphänomen. Man beachte aber, Licht und die Entstehung der Farben bzw. was Licht und Farben sind, ist nur eine Modellvorstellung.

Beschreibung der visuellen Farbverarbeitung[Bearbeiten]

In den Fotorezeptoren wird das einfallende Licht durch chemische Reaktionen in elektrische Impulse umgewandelt und nach der Verarbeitung von mehreren Zellebenen durch die Ganglienzellen der Netzhaut als Signale/Aktionspotentiale in Codierter Form über ihr Axon welches den Sehnerv bildet auf verschiedenen Wegen und Verarbeitungsprozessen zum Zwischenhirn, dann ins visuelle Zentrum des Gehirns (für die Farbverarbeitung im visuellen Cortex der Großhirnrinde) geleitet und gelangt danach in den höheren Gehirnzentren zur weiteren Verarbeitung von Farbinformationen, wobei dann möglicherweise durch neuronale Korrelate (Wechselbeziehungen) des Bewusstseins die Farben als Phänomen entstehen und wahrgenommen werden kann (Farbwahrnehmung).

File:1543,Vesalius'Fabrica,VisualSystem,V1.jpg

Informationsfluss von den Augen, Kreuzung am Sehnervenkreuz, Verknüpfung von Informationen vom linken und rechten Auge im Sehtrakt und Schichtung von linken und rechten visuellen Reizen im Nucleus geniculatum laterale, Rot im Bild oben. V1 in Rot unten im Bild. (Bild aus der Manufaktur von Andreas Vesalius).

V1 ist das primäre visuelle Cortexareal vom visuellem Cortex, dem Teilbereich der Großhirnrinde des visuellem Systems, welches auch die physiologische Grundlage der visuelle Wahrnehmung ist.

Der visuelle Cortex ist ein großer Teil des Occipitllappens im Bereich der Großhirnrinde. Er ist der am besten untersuchte visuelle Bereich im Gehirn.

Der Occipital lobe/Occipitallappen verarbeitet die visuellen Impulse/Informationen und ist das Sehzentrum des Gehirns.

Das Farbzentrum, ein Bereich im Gehirn, das hauptsächlich für die visuelle Wahrnehmung und der Verarbeitung von Farbsignalen verantwortlich ist und zum Farbsehen führt. Es wird angenommen, das dass Farbzentrum sich im Occipital lobe befindet.

Schematische Darstellung der visuellen Farbverarbeitung

Physikalisch --------------------- Physiologisch --------------------- Psychologisch
Licht Objekt Auge Abbildung Netzhaut Gehirn Bewusstsein
------------------------------ Entstehung des Farbphänomens ---------------------------

Dies ist die Darstellung bis zur Entstehung des Farbphänomens, aber die Entstehung selbst ist nicht erklärbar. Wie es sein könnte, kann jedoch metaphysisch hinterfragt und im Bereich der Metaphysik eingeordnet werden. Das Farbphänomen/Farbe ist hoch komplex und kaum vorstellbar, vor allem weil wir über das Bewusstsein nur sehr wenig wissen.

Siehe auch die Ontologie, sie ist ein Teil der Metaphysik und die Lehre vom Seienden. In der allgemeinen Naturwissenschaftlichen Ontologie befasst sie sich auch mit dem Modell/Theorie der emergenten selbstorganisierenden Prozesse und Systeme wie zum Beispiel die Funktionsweise des Gehirns. Durch Elemente wie die Neuronen die untereinander wechselwirken, könnte vielleicht von selbst und spontan ein System mit neuen Eigenschaften und Fähigkeiten wie das Bewusstsein, den Bewusstseinsprozessen, aber auch die Farbphänomene/Farben entstehen. Bis jetzt konnte es aber noch nicht nachgewiesen werden.

Der Zusammenhang der Begriffe Farbreiz, Farbvalenz und Farbempfindung

Begriff Wirkort Wirkart Fachgebiet
Farbreiz Auge (Eintrittspupille) Elektromagnetische Strahlung im sichtbarem Bereich bei ca. 400-750nm, Photonen-Energie Psychophysik, Entstehung der Farben, Optik
Farbvalenz Zapfen und Stäbchen der Netzhaut Wellenlängenabhängige Empfindlichkeit der Rezeptoren der Netzhaut Psychophysik, Physiologie
Farbempfindung Auge und Visueller Cortex des Gehirns Neuronale Prozesse, Farbphänomene und Farbwahrnehmung Psychophysik

Physiologie, Psychologie

Psychophysik

Aufteilung der Psychophysik 1) Äußere Psychophysik, 2) Innere Psychophysik, 3) Physiologie

Das Phänomen der Farben kann auch zum Teil mit der Psychophysik beschrieben werden. Denn sie befasst sich mit den gesetzmäßigen Wechselbeziehungen zwischen den subjektiven, psychischen bzw. mentalen Erleben, gegenüber den objektiven, quantitativen messbaren physikalische Reizen (z.B. Farbreiz durch Photonen-Energie) als den auslösenden Prozess. Die Psychophysik beschäftigt sich auch mit den Relationen zwischen neuronalen Prozessen und Erleben, z.B. auch wie den Farbphänomenen/Farben und der Farbwahrnehmung. Vorarbeiten zur Psychophysik von Ernst Heinrich Weber (1795 - 1878), Begründer der Psychophysik durch Gustav Theodor Fechner (1801 - 1887).

1) Äußere Psychophysik, der Zusammenhang von Reizungen (z.B. Farbreiz) der Sinnesorgane und Erleben, z.B. das Phänomen der Farben.

2) Innere Psychophysik, Relationen zwischen neuronalen Prozessen und Erleben, wird heute der kognitiven Neurowissenschaft zugeordnet.

3) Physiologie, physikalische und biochemische Vorgänge.

Ergänzung: 1-3, Bewusstsein ist die Voraussetzung für das Entstehen und Erleben, z.B. der Farbphänomene/Farben und Farbwahrnehmung.

Siehe auch Psychophysik des Farbensehens, von Christoph v. Campenhausen & Jürgen Schramme. Speziell das Kapitel Vorübung mit der Abb.1 Schema über die Psychophysik der Farben.

Die Psychophysik und physiologische Psychologie spielen auch eine wichtige Rolle in den aktuellen Neurowissenschaften bzw. Gehirnforschungen und Bewusstseinsforschung.

Auch technische/optische Systeme können durch Licht/Photonen materielle Gegenstände abbilden, aber Farben nur als Energie-Information darstellen und verarbeiten, wie nachfolgend beschrieben wird.

Technische Systeme zur Erzeugung von Farben/Farbinformationen gegenüber dem Farb-Sehvorgang[Bearbeiten]

Der Farb-Sehvorgang lässt sich mit den nachfolgend beschriebenen technischen (chemischen und optischen) Systemen bis zur Erzeugung des Bildes auf der Netzhaut “ähnlich“, (danach aber grundverschieden) nachbilden und zwar durch:

  • Technische Systeme mit CCD-Sensoren für die Farb Fotografie nach RGB.
  • Technische Systeme wie die Bildschirm - Displayanzeige mit Flüssigkristalle (LCD), Organische Leuchtdiode (OLG) und einige weitere Anwendungen für die RGB-Farbdarstellung mit rot, grün und blaue Pixel (Pixelsignal), die man elektronisch ansteuern und dadurch die Helligkeit und somit auch die Farben verändern kann.

Nachfolgend eine schematische Dargestellt der technischen Erzeugung von Farb-Informationen und des Farb-Sehvorgangs

I------------------ Technische Erzeugung von Farbinformationen -------------I

Licht---Objekt---Objektiv---Abbildung---CCD-Sensor---Computer---Bildschirm

= Abstrahlung der RGB Farb-Informationen durch elektromagnetische Wellen

I----------------------------------- Farb-Sehvorgang --------------------------------I

Licht----Objekt----Auge-----Abbildung-----Netzhaut------Gehirn-----Bewusstsein

= “Entstehung von Farben/Farbphänomenen“

Farben-Änderung durch die additive und subtraktive Farbmischung

Die additiven Farbmischung bei technisch-optischen Systemen (für die Nachbildung der subjektiven Farben) erfolgt durch elektronische Signalverarbeitung nach dem Farbwiedergabeverfahren des RGB-Farbraumes, die subtraktive Farbmischung welche physikalisch ist, mit Farbfiltern oder durch Farbpigmente z.B. in Druckfarbe für Farbfotos.

Abb.: Wellenlänge der Farbe des absorbierten Lichts und den reflektierten beobachtbaren Komplementärfarben.

Additive Farbmischung-LCD Bildschirmpixel---LCD-Bildschirm Nahaufnahme----Subtraktive Farbmischung,----rechts mit zwei Farbfilterscheiben.

Abbildungen sind ausser RGB.jpg gemeinfrei: LCD-Bildschirm Nahaufnahme zeigt, wie Farben auf einem weißen Hintergrund gemacht werden. R ist rot, G grün und B blau zu sehen. Der Buchstabe R hat die blauen und grünen Elemente aus und das rote an, was die rote Farbe ergibt. Der weiße Hintergrund ist ein Ergebnis aller Farben.

Bei der Additive Farbmischung entsteht durch übereinander projizieren der Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB), in der Mitte Weiß und die helleren subtraktiven Grundfarben CMY. Beim Sehen nehmen wir z.B. bei Rot + Grün = Gelb, als sog. additive Mischfarbe wahr. Durch Mischen (Überlagerung von verschiedenen Wellenlängen) der Primärfarben Rot, Grün und Blau (bei gleicher und unterschiedlicher Helligkeit) bekommt man alle anderen Farben. Im weißem Licht sind es die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Diese Spektralfarben lassen sich nicht weiter in andere Farben zerlegen, da es reine Farben sind. Die Merkmale bzw. Eigenschaft einer Farbe sind Farbton, die Farbsättigung und Helligkeit. Sie imitieren die menschliche Farbwahrnehmung in den Farbmodellen wie RGB, sehr realitätsnah. Dies kann auch am Bildschirm beobachtet werden. Erklärung: Beim betrachten des Bildschirmes, gehen die rot, grün und blaue Pixel oder auch Bildpunkte genannt, bei genügend Abstand vom Bildschirm additiv ineinander über b.z.w. überlagern sich, wodurch dann der Eindruck von verschiedenen Farben entsteht.

Bei der Subtraktiven Farbmischung mit den CMY-Farben Cyan (C) Übergang Blau/Grün, Magenta (M) und Yellow (Y), erscheint in der Mitte Schwarz und die dunkleren primären additiven Farben Rot, Grün und Blau. Beispiel: Bei absorbiertem Licht von Rot (Wellenlänge 610-730 nm), ist die beobachtete Komplementärfarbe blaugrün. Denn wenn die absorbierten Farben vom weißem Licht abgezogen (herausgefiltert) werden, bleiben die Komplementärfarben übrig und werden reflektiert.

Die additive Farbmischung beim Farb-Sehvorgang erfolgt physiologisch (daher auch physiologische Farbmischung genannt), wobei das reflektierte Licht des Objekts für die additive Farbmischung, im allgemeinen auch ein subtraktiver (wegnehmender) Prozess durch Absorption ist.

Durch die physiologische Farb-Informationsverarbeitung, kann die objektive technische Farbdarstellung/Abbildung z.B. eines beleuchteten Fotos durch Reflektion oder die abgestrahlte elektrische Bildschirm-Information, bei Betrachtung mit dem Bewusstsein subjektiv wahrgenommen werden. Ohne Betrachter, wird die gesamte Abbildungsinformation nur als elektromagnetische Wellen in den Raum abgestrahlt. Bis heute können weder Physik noch Neurowissenschaft die Farbphänomene (Farberscheinung) ausreichend erklären!

Schema eines physiologisch additiven Farbmischungs-Beispiels, durch die Zapfen und Stäbchen der Netzhaut: Durch die physiologisch additive Farbmischung von Grün und Rot, entsteht Gelb im Bereich von ca. 580-595 nm welches sich zwischen Grün und Rot befindet (siehe die spektralen Absorptionskurven). Dies kann auch durch die Additiven Farbmischung des RGB-Verfahrens der die subjektiven Farben nachbildet, nachgewiesen werden. Doch die Wahrnehmung der Farbe Gelb entsteht jedoch erst im Bewusstsein, wobei für ein besseres verstehen und einordnen es üblich ist, das die bekannten Farben bereits vorher genannt werden. Eigentlich sollte man z.B die Farbe Rot bei 700 nm mit 700 nm oder 1,77 eV benennen, die gelbe Mischfarbe dagegen als Farbinformation.
Spektrale Absorptionskurven von den verschiedenen Sehpigmenten in den Zapfen und Stäbchen (Fotorezeptoren). Wegen der besseren Vergleichbarkeit, sind die Maxima auf 100 gesetzt worden. Bemerkung: Die Lichtempfindlichkeit der Stäbchen ist gegenüber den Zapfen viel höher. Bei den Stäbchen genügt bereits ein Photon um ein Lichtsignal weiterzuleiten, bei den Zapfen ca.150-200 Photonen. Für das obige abgebildete Farbspektrum, sind natürlich wesentlich mehr Photonen mit verschiedener Energie (eV) der entsprechenden Wellenlänge notwendig.

Spezielle Eigenschaften und gegensätzliche Meinungen über Farbphänomene[Bearbeiten]

Das Farbphänomen bzw. die Farbe, ist ein Phänomen im Sinne von sich Zeigen oder Erscheinen und existiert nicht unabhängig vom Bewusstsein, deshalb kann die Farbe nur bei Betrachtung wahrgenommen werden. Farbe ist eine der Sinneswahrnehmungen und gehört zur Visuelle Wahrnehmung, diese umfasst auch die Wahrnehmung von visuellen Reizen wie Helligkeit, Kontrast, Linien, Form und Gestalt, Bewegung und Räumlichkeit.

Farbphänomene und Farbwahrnehmung sind psychische bzw. subjektive (perzeptive) Eigenschaften, die im Widerspruch zur physikalischen Wirklichkeit stehen. Perzeption ist das subjektiv erfahrene, erlebte, bewusste (phänomenale) Resultat eines Wahrnehmungsprozesses.

Farbe ist demnach subjektiv und keine objektive Eigenschaft der Materie. Diese Ansicht wird in der Wissenschaft am meisten vertreten, siehe Hauptartikel: Farbenlehre, Kapitel: Farbforscher und Farblehrer, die auch über die Ein- und Zuordnung des Farbphänomens berichten.

Wie auch Erwin Schrödinger sinngemäß schreibt, können Farbphänomen und die Farbempfindung durch eine objektive Lichtwelle von Physikern nicht erklärt werden. Wenn der Physiker besser über die Vorgänge in der Netzhaut und den nervalen Prozesse Bescheid wüsste, könnte er es dann erklären? Erwin Schrödinger glaubt es nicht. Er sagt, wir können sicher sein, dass es keinen nervalen Prozess gibt, dessen objektive Beschreibung die Eigenschaft z.B. „gelbe Farbe“ oder „süßer Geschmack“ ist, genau so wenig ist auch durch die objektive Beschreibung einer elektromagnetischen Welle keine dieser Eigenschaften vorhanden.1)

Gegensätzliche Meinungen

  • Farben sind verborgene Eigenschaften von materiellen Gegenständen.
  • Farben sind subjektive Qualitäten, die auf materiellen Gegenständen projiziert werden.
  • Farben sind physikalische und phänomenologische Qualitäten.

Alex Byrne und David R. Hilbert, Philosophen am MIT in Boston und an der University of Illinois in Chicago, argumentieren, dass materielle Gegenstände farbig sind und es zum größten Teil durch die Physik beschrieben werden kann. Dies würde bedeuten, dass die Farbe auch vorhanden ist wenn keiner hinsieht. Sie wissen aber, dass Ihre Ansicht in der Wissenschaft selten vertreten wird.

Prof. Dr. Jan Drösler Universität Regensburg WS 2010/20, Psychologie des Farbensehens schreibt: “Das Studium von Vorrichtungen zur Erzeugung von Farben hat gelegentlich zu der Auffassung geführt, Farbe sei Gegenstand der Physik. Diese Meinung ist nicht haltbar. Strahlung als Farbreiz ist, wie jeder Sinnesreiz etwas Physikalisches. Die Farbe selbst braucht für ihre Entstehung einen Betrachter, im psychologischen Laborjagon eine Versuchperson. Ohne Betrachter keine Farbe"!

Bei Demokrit heißt es (gemäß einem Dokument von Galenos aus dem 2. Jahrhundert): „Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, in Wirklichkeit gibt es nur Atome im leeren Raum.“ 2)

Die gegensätzlichen Meinungen über das Farbphänomen, werden in den Geisteswissenschaften und Naturwissenschaften heftig diskutiert. Dies wird bei den chronologisch nach Geburtsjahr sortierten Persönlichkeiten, welche die Entwicklung der Farblehre (im bereits erwähnten Hauptartikel über die Farbenlehre) aus unterschiedlichster Sicht wesentlich beeinflusst haben, beschrieben.

Farbphänomene in der philosophischen Qualiadebatte[Bearbeiten]

Qualia wird auch hartes oder schwieriges Problem des phänomenalen Bewusstseins genannt. Maßgeblicher Befürworter für die Existenz eines "harten Problems" ist David Chalmers. Das schwierige Problem ist vor allem, dass die Wahrnehmungen (z.B. auch von Farben), Erinnerungen und Gefühle, sowie weitere Sinneswahrnehmungen physikalisch nicht in den Neuronen des Gehirns gefunden und auch nicht erklärt werden können (Erklärungslücke zwischen Bewussten Erleben und biologischen Prozessen). Siehe auch engl. Hard problem of consciousness. Wahrnehmung etc. entsteht möglicherweise erst durch neuronale Korrelate des Bewusstseins, engl. neural correlates of consciousness (NCC), welche man aber bis heute auch durch große neurowissenschaftliche Fortschritte nicht genau identifizieren kann. Denn sie sind nur theoretisch und nicht praktisch beschreibbar.

Beispiel: Schematischer Ablauf für die Entstehung der roten Farbe / Farbwahrnehmung.

Reflektierter Wellenlängenanteil ca. 700 nm-----Auge-----Gehirn-----“NCC“ = Es entsteht die Farbe Rot.

Aber warum erscheint nach den physikalischen und biochemischen bzw. materiellen Prozessen im Gehirn durch die Wellenlänge von ca. 700 nm die Farbe Rot und nicht Grün im Bewusstsein? Man könnte daraus schließen, dass das Bewusstsein die Wellenlängen des Lichts als verschiedene Farben auf irgendeiner Art und Weise selber darstellt, “so wie sie sind und nicht anders“. Durch dieses nicht erklärbare Phänomen ist das rote Blatt Papier nur Rot bei dieser reflektierten Wellenlänge (durch die entsprechenden Farbpigmente), vorausgesetzt das jemand hinsieht und es bewusst wahrnimmt. Sieht niemand hin, so ist auch keine rote Farbe auf dem Blatt Papier vorhanden, denn sie ist physikalisch eine Illusion. Farben sind immateriell! Sie existieren nur bei Betrachtung als Information im Bewusstsein, sind subjektiv und können nur theoretisch beschrieben werden. Objektiv mit physikalischen Eigenschaften dagegen ist das Blatt Papier, die Farbpigmente, sowie die reflektierte Wellenlänge bei ca. 700 nm, sie sind primäre Qualitäten. Die Farbe Rot als subjektives Farbphänomen des Bewusstseins sind sekundäre Qualitäten.

  • Siehe auch John Locke, Essay über den menschlichen Verstand, erschienen 1690, 8;4 Primäre und sekundäre Qualitäten;98.3)

Weitere Ansichten und Erklärungen über Farbe bzw. Farbphänomene, Gehirn und Bewusstsein

Von R P, studied at Delhi Public School, Ruby Park (2020) „Farbe ist einfach eine Illusion, die unser Gehirn erzeugt, um zwischen verschiedenen Frequenzen des sichtbaren Lichts innerhalb des elektromagnetischen Spektrums zu unterscheiden“. 4)

Daniel Dennett ein US-amerikanischer Philosoph in einem Interview mit Yves Bossart am 17.02.2018 sagte, „Gefühle und Gedanken seien, ebenso wie unser Ich, nichts weiter als Illusionen, die das Gehirn erzeuge, um einfacher funktionieren zu können. Der Geist sei letztlich nicht mehr als das Gehirn und somit ein Produkt der Evolution“. 5)

Wie David Calmers im Dokument Published in the Journal of Consciousness Studies sagt, sich dem Problem des Bewusstseins zu stellen ist das wirklich schwierige Problem des Bewusstseins, es ist das Problem der Erfahrung. Für ihn ist das Bewusstsein keine Illusion, sonder Realität. 6)

Harald Küppers schreibt sinngemäß, Licht wird von unserem Sehorgan registriert und als elektrische Impulse in den sogenannte elektrischen Code umgewandelt. Dann kann dieser elektrischen Code über die Nervenbahnen ins Gehirn geleitet werden. Der Code selbst ist noch völlig farblos. Wenn dieser Code jedoch im Gehirn ankommt, entsteht daraus eine Farbempfindung bzw. ein Farbphänomen im Bewusstsein. 7)

Peter Bugge schreibt sinngemäß, die phänomenalen und physiologische Zustände verändern sich nur gemeinsam und nicht unabhängig voneinander, was bedeutet dass sie zueinander in Beziehung stehen. Beispiel: Ist die Farbempfindung rot, ist auch der Gehirnzustand rot. Hätten die Neuronen keine Signale der elektromagnetischen Welle bei ca.700 nm empfangen, wäre auch keine Rotempfindung entstanden. Bis heute weiß keiner, wie durch das Erregungsgeschehen im Gehirn bewusstes Erleben entsteht. 8)

Von Simon Demmelhuber und Florian Hildebrand „Rund 70 Prozent aller Sinneseindrücke nehmen wir über die Augen wahr. Aber sichtbar und vor allem bunt wird die Welt erst im Kopf. Ohne uns gibt es "da draußen" weder Licht noch Farbe. Farbe ist eine reine Erfindung des Gehirns. Das Universum selbst ist farblos und weder hell noch dunkel. Es besteht aus unterschiedlich dichter Materie und Energie. Was wir Licht nennen, ist nichts als die Schwingung elektromagnetischer Wellen. Sehen ist nur eine Deutung der Welt, ein Konstrukt, das wir für Wirklichkeit halten“.9)

Weitere Eigenschaften über die Farbe und dessen Wahrnehmung

Bessere Erkennung der Formen und Bedeutung durch Farben

Das Elektromagnetische Spektrum ist eine physikalische Eigenschaft der Materie. Farbe ist eine sinnliche subjektive Eigenschaft des Bewusstseins. Sie kann auch psychologisch und künstlerisch betrachtet werden. Eine wichtige Eigenschaft der Farben ist auch, dass viele verschiedene (ähnliche) Formen und ihre Bedeutung genauer erkannt werden. Durch diese und weitere Eigenschaften können wir uns in unserer Umwelt viel besser zurechtfinden. Aber nur das Gehirn und das phänomenale Bewusstsein können dies ermöglichen, wobei die Farbphänomene von großer Bedeutung sind.

Man beachte aber, das es auch die optische Täuschung oder auch visuelle Illusion bzw. optische Illusion genannt gibt, sie ist eine Täuschung der visuellen Wahrnehmung. Dazu gehört auch die Farbillusion bei der Konturen wahrgenommen werden, die real nicht existieren, die sogenannten Scheinkonturen die keine physikalische Ursache haben. Dies ist zB. beim Neon-Effekt sehr schön beobachtbar. Wie dieses Phänomen entstehen ist nicht bekannt.

Durch die Untersuchung von optischen Täuschungen in der Wahrnehmungspsychologie, können Rückschlüsse über die Verarbeitung von Sinnesreizen im Gehirn gewonnen werden. Dies kann auch für ein besseres Verstehen über die Wahrnehmung der Farbphänomene/Farben beitragen, denn die Farben sind physikalisch nicht am Objekt vorhanden, sondern nur im Bewusstsein.

Dagegen ist eine einfache Definition über Farbe gemäß der Physik, das Farbe eine spektrale Zusammensetzung von Licht ist. In Wirklichkeit ist es aber viel komplexer. Denn die Entstehung der Farbe ist nicht nur durch die Physik erklärbar. Sondern die Entstehung und Wahrnehmung der Farben selbst, ist nur durch das Bewusstsein möglich. Dadurch erscheint eine sonst farblose Welt, farbig bzw. in seiner bunten Farbenpracht.

Ansichten und Beschreibung der Farbphänomene durch die Gehirn- und Bewusstseinsforschung[Bearbeiten]

Die Erforschung und Beschreibung des Phänomens der Farben findet nicht nur philosophisch bzw. durch die Geisteswissenschaften, sondern auch in den Naturwissenschaften mit großem Interesse statt. Das durch neuronale Prozesse im Gehirn irgendwie Bewusstsein generiert und durch Bewusstseinsprozesse wiederum irgendwie Wahrnehmung/kognitive Fähigkeiten oder auch Farbphänomene entstehen, ist die Meinung der meisten Philosophen und Neurowissenschaftler. Ansichten und Theorien sind aber über Gehirn, Bewusstsein und Farbphänomene, zum Teil sehr unterschiedlich.

Die Naturwissenschaftliche Erforschung des Gehirns und Bewusstsein mit den Neurowissenschaften bzw. der Neurobiologie, es sind naturwissenschaftliche Forschungsbereiche die Aufbau und Funktionsweise von Nervensystemen auf systemischer, zellulärer und molekularer Ebene, sowie einzelner Neuronen beobachten und untersuchen. Auch die wahrscheinliche Entstehung des Bewusstsein durch diese v.g. Prozesse, versucht man zu analysieren.

Bei Forschungen (Grundlagenforschung) die sich hauptsächlich mit Untersuchungen von Aufbau und Funktionen des Gehirns befassen, wird es auch Gehirnforschung genannt. Es sind verschiedene wissenschaftliche Disziplinen wie etwa die Physik, Physiologie, Psychologie und Biologie daran beteiligt. Unterstützt werden sie von den Bereichen der Mathematik, Informatik und Informationstechnik.

Mittelpunkt ist auch die Bewusstseinsforschung, sie sucht nach den neuronalen Korrelaten des Bewusstseins im Gehirn, damit man vielleicht bestimmte mentale Zustände neuronalen Prozessen gegenüber stellen kann. Mental kann auch als psychisch-kognitiv bezeichnet werden. Parallel dazu wird dies auch von Philosophen analysiert und diskutiert (siehe die Qualia-Debatte). Dazu gehört auch das Wahrnehmen von Farben bzw. den Farbphänomenen. Denn was Farbwahrnehmung, Farben bzw. Farbphänomene selbst sind, kann nur durch Bewusstseinsprozesse des Bewusstseins erklärt werden.

Der Neurowissenschaftler Christof Koch bezeichnet das Bewusstsein als eines der rätselhaftesten Charakteristika (Features) des Universums.

Für den Philosophen John Searle ist das Bewusstsein die wichtigste Betrachtungsweise unseres Lebens.

Die Grundlagen der Gehirn- und Bewusstseinsforschung wurden bereits durch Philosophen und Gehirnforscher seit ca. 2500 Jahren, die moderne Psychologie seit ca. 100 Jahren und die Neurologie bzw. die Neurowissenschaften seit ca. 150 Jahren gelegt.

Das Phänomen der Farben, wird seit ca. 300 Jahren naturwissenschaftlich/experimentell erforscht.

Gehirnforschung

Mit der Gehirnforschung wird Aufbau und Funktion des Gehirns untersuch. Das Gehirn kann man folgendermaßen beschreiben:

Ein Gehirn ist ein riesiges, hochkomplexes biologisches neuronales Netzwerk aus Nervenzellen (Neuronen). Diese können durch elektrische und chemische Signale über Synapsen miteinander kommunizieren, Informationen verarbeiten, weiterleiten, abspeichern und mit neuen Informationen auch ergänzen. Das Gehirn kann sich durch seine Fähigkeit zur Plastizität (Neuroplastizität) auch strukturell verändern, was z.B. die Grundlage aller Lernprozesse ist.

Abb. File: Gray728.png Cortex of the brain, die Unterteilung des Großhirns/Cortex

Im Gehirn gib es verschiedene Bereiche die für bestimmte Aufgaben (zB. Verarbeitung von Sinnesreizen oder kognitive Reize) spezialisiert sind, wobei viele dieser Bereiche zusammenarbeiten. Der größte Bereich/Teil des Gehirns ist der Cortex (die Rinde) oder im allgemeinen auch Großhirnrinde genannt. Er kann in vier Rindenfelder (brain lobe), wie den Temporallappen, Frontallappen, Occipital lobe/Occipitallappen und Parietallappen aufgeteilt werden. Dort entsteht auch die Koordination von Wahrnehmung. Diese Cortex Regionen sind eine zentrale Stelle für Bewusstseinsvorgänge durch neuronale Aktivitäten. Siehe auch: Beschreibung über Gehirn und Bewusstsein.

Der Brain-Code

Besonders interessiert sich die Neurowissenschaftliche Forschung, wie man den Brain-Code bzw. Gehirn-Code knacken kann. Über dieses Thema wird in vielen Artikel und Universitäten vor allem im Internet berichtet.

In einem sehr umfangreichen Artiket in englisch, von Eberhard Schoneburg, Cracking the Neural Code !, vom 18. Apr. 2017 bei linkedin.com berichtet er, wir verstehen noch nicht genau wie die Neuronen in unserem Gehirn zusammenarbeiten und kommunizieren um das zu schaffen, was wir „Intelligenz“ oder „Bewusstsein“ nennen, und wie sie dies tatsächlich erreichen. Er meint, das dass Verstehen von Spike-Trains und der Semantik der von ihnen übertragenen Informationen wahrscheinlich das Kernproblem beim Knacken des neuronalen Codes oder auch Gehirn-Codes genannt, ist. Denn ein empfangendes Neuron kann Tausende gleichzeitiger Spike-Trains von viele verschiedenen Regionen des Gehirns bekommen, so z.B. auch vom visuellen Systen. Es ist auch noch völlig unklar, wie Neuronen herausfinden, woher ein Spike-Train im Gehirn kommt und welche Art von Informationen er transportiert. Wie man den neuronale Code knackt, ist offensichtlich hoch Komplex und schwer lösbar.

Wenn es irgendwann mal gelingen sollte, wäre es ein sehr großer Erfogt für die Wissenschaft.

Der Brain-Code, der auch Mind-Code oder Neural coding genannt wird, ist eine Interpretation der neuronalen Aktivitäten im Gehirn als Datenstruktur/Dateninformation für die Darstellung von psychisch-kognitiven Eigenschaften. Die Struktur und grundlegende Mechanismen für die Organisation der Aktivitäten und die Speicherung, sind nicht genau bekannt. Siehe auch: Biological neuron model oder auch Spiking-Neuronenmodelle genannt.

Anmerkung

  • Codierung ist das Umwandeln von Informationen in eine andere bestimmte Form wie Buchstaben, Ziffern oder andere Zeichen, wobei es beim Gehirn/Gehirn-Code jedoch chemische und elektrische Signale/Spannungen/Spike-Trains sind.
  • Decodierung ist das Entschlüsseln von Informationen mit Hilfe eines Codes.
  • Der Code ist eine Regel wie man codiert oder decodiert.

Über die Regeln des neuronalen Code weiß die moderne Neurowissenschaft nicht viel. Im Gehirn können nur gut verstandene Bereiche z.T. entschlüsselt werden. Wie Neuronen Spikes nutzen um Informationen zu übertragen, ist noch immer nicht genau geklärt.

Codierung der neuronalen Prozesse im Gehirn

Bevor man den Gehirn-Code knacken kann, ist es erforderlich die Methode/Vorgehensweise der Codierung, Umkodierung und Neural decoding der neuronalen Verarbeitungs-Prozesse zu verstehen/analysieren, was nicht bedeutet das man es dadurch bereits genau verstanden hat. Man würde nur ungefähr das Schema der Codierungsart kennen, welches für eine Decodierung erforderlich ist.

Ein Beispiel wäre der neuronale Verarbeitungs-Prozesse im Gehirn durch die Visual phototransduction. Transduktion bedeutet, das Umwandeln der Energie eines Reizes nach Art und Stärke (z.B. visuell oder chemisch) in einer Rezeptorzelle (Rezeptoren) in elektrische Erregung/Spannung, das Rezeptorpotential, wodurch bei genügend hoher Stärke dann ein Aktionspotential entsteht.

Die analogen Spannungen des Rezeptorpotential und die digitalen Spannungen/Spikes-Reihen des Aktionspotential (Spike Train), können dann im Gehirn als Information mehrfach Codiert, Umkodiert und Decodiert werden.

Der neuronale Code ist im Wesentlichen ein Aktionspotential-Signal, das dem Binärsystem (Dualsystem) entspricht. Er besteht aus einer Reihe von 0 und 1. Bei 0 feuert das Neuron nicht und bei 1 feuert das Neuron wenn ein Schwellenwert bzw. das Schwellenpotential (spezifische Spannungsdifferenz) von ca. -50 mV (bis + 30 mV) an der Membran der erregten Nerven-Zelle (Neuron) vorhanden ist.

Dieses Aktionspotential-Signal ist eine elektrische Entladung diskreter Spitzen sowie eine Reihe diskreter Spitzen, die in englisch als Spikes oder Spikes-Trains bezeichnet wird. Es ist im Wesentlichen ein binärer Ein-Aus-Signalprozess des Neuron, was einer binären Bitfolge gleichkommt. Dadurch können Informationen auch von mehreren Neuronen und ganzen Neuronen-Netzwerkbereichen, sowie die verschiedenen Gehirnbereiche untereinander, codiert werden. Man kann es auch neuronale Codierung bzw. neuronale Repräsantitation nennen, eine Verteilung von Gehirnfunktionen auf bestimmte Gehirnbereiche.

Ein Bit ist auch die kleinste Informationseinheit bei einem Computersystem. Aber beim Computer kennen wir den Code (Maschinenprogramm) wonach er Arbeitet, den neuronale Code des Gehirns und dessen Arbeitsweise kennen wir nicht genau.

Viele Informationen in den neuronale Code können von den Neurowissenschaftlern bislang auch mit Computer-Rechenmodellen nicht entschlüsselt werden. Vielleicht kann der Code in der Zukunft geknackt werden. Man beachten aber, das Gehirn ist kein Computer.

Vielleicht gibt es auch einen Code, wonach das Gehirn durch neuronale Wechselwirkungen (NCC) des Bewusstseins zusammenarbeiten. Also ein Code zwischen Gehirn und Bewusstsein, den Gehirn-Bewusstsein-Code. Auch der wäre dann noch zu Dekodieren.

Beispiele einiger Codearten: Jede Sprache und jede Schrift ist ein Code, es gibt den RGB Farb-Code oder den Quelltext einer Programmiersprache, d.h. den Programmcode.

Diese Codearten verstehen wir sehr gut. Wenn wir den Code des Gehirns auch so gut verstehen würden, könnte nicht nur das Gehirn, sondern höchst wahrscheinlich auch das Bewusstsein viel besser verstanden werden. Dazu ist es aber erforderlich, das der Code des Gehirns decodiert werden kann.

Nach der Decodierung wäre das harte Problem des Bewusstseins vielleicht teilweise gelöst und man könnte die neuronalen Korrelate (NCC) identifizieren und nicht nur theoretisch sondern auch praktisch beschreiben. Aber ob dies irgendwann mal in dieser Art und Weise funktionieren wird, ist ungewiss. Bis jetzt können die psychisch-kognitiven Prozesse in den Neuronen noch nicht (genau) gefunden und auch nicht in allen Einzelheiten erklärt werden. Sie können nur durch sehr aufwendige Messungen der Spike-Trains von den Aktionspotentialen der Neuronen Prozesse/Aktivitäten mit neurowissenschaftlichen Methoden gemessen, analysiert, lokalisiert und dem Gehirnbereich zugeordnet werden, aber nicht erklären wie durch die neuronalen Aktivitäten Wahrnehmung und Erleben, oder auch die Farbphänomene und Farbwahrnehmung etc. entstehen kann.

Anmerkung über Spike-Trains der Neuronen

Die Muster/Merkmale von Aktionspotentialen/Spike-Trains der Neuronen, sind z.B. für verschiedene Objekte und Farben unterschiedlich. Durch das Variieren der Spikerate, können die Neuronen Informationen über Objekte und Farben codieren. Diese Spikerate (Spike-Train-Daten) die man durch Messung am visuellen Cortex des Gehirns bekommt, sind jedoch nur die Farbinformationen und nicht die Farben selbst, denn die entstehen erst im Bewusstsein.

  • Spikerate=Anzahl der Spikes eines Spike-Trains

Es gibt verschiedene, höchst Komplexe Versuchsanordnungen mit laborbasierten Aufzeichnungstechniken für die Decodierung von neuronale Prozessen im Gehirn. Teilerfolge sind bereits vorhanden, die in vielen wissenschaftlichen Artikeln, vor allem im Internet nachzulesen sind.

Decodierungs-Methoden der neuronale Prozesse im Gehirn

Mit einem multivariaten Muster-Decoder, können mit Hilfe von Lern-Algorithmen (Softwareprogramm auf Hochleitungscomputer) Gehirnsignale gedeutet werden. Für die Deutung wird der programmierbare Decoder trainiert, in dem z.B. die Gehirnaktivitäten beim Beobachten von Gegenständen, Bildern oder auch das selbe Foto in schwarz-weiß und farbig, aufgezeichnet werden. Dadurch können im Nachhinein die bewusst wahrgenommenen Gegenstände, Bilder und Fotos, den Daten der Gehirnaktivitäten zugeordnet werden. Dies gelinkt durch eine multivariate Datenanalyse (statistische Methode), welche mehrere Variablen gleichzeitig analysiert, um Muster und Beziehungen in den aufgezeichneten Gehirnsignalen zu erkennen. Auch der Unterschied zwischen dem selben schwarz-weiß und farbigen Foto, sollte in den Gehirnaktivitäten erkennbar sein. Vielleicht sogar die einzelnen Farbunterschiede im Farbfoto.

Ein Musterdecoder/Gehirnaktivitäts-Decoder kann man auch wie ein Wörterbuch betrachten, das zwischen Muster der Gehirnaktivität und Beschreibung der mentalen-kognitiven Eigenschaften unterscheidet. Das Wörterbuch wird mit dem zuvor beschriebenen Verfahren der multivariate Datenanalyse erstellt. Mit dieser Methode können z.B. elektromagnetische oder durch Spike-Trains aufgezeichnete neuronale Gehirnaktivitäten aber nur bedingt decodiert werden (Trefferquote von niedrig bis sehr hoch), weil die Aufzeichnungsmethoden in der Genauigkeit und das Wissen/Verstehen über mentale-kognitive Prozesse begrenzt ist.

Mit den Aufzeichnungsmethoden können nur Gehirn- und Bewusstseinsprozesse analysiert und beschrieben werden, aber nicht das Bewusstsein selbst.

An der Decodierung von Gehirn-Prozessen, wird in den Neurowissenschaften mit großem Interesse weltweit geforscht. Aber für die komplette Decodierung ist es noch ein weiter Weg, falls dies irgend wann überhaupt möglich ist.

Bewusstseinsforschung generell und für das Verstehen von Farbphänomene/Farben

Mit der Bewusstseinsforschung werden die psychisch-kognitiven Eigenschaften des Bewusstseins untersucht und das Bewusstsein selbst untersucht.

Bewusstsein ist im allgemeinen Sinne zB. die Wahrnehmung auch von Farbphänomene/Farben durch die Farbwahrnehmung, Erfahrung, Erkenntnis, Gefühle und das Erleben, dies sind mentale Zustände und Prozesse auch Qualia/Phänomenales Bewusstsein genannt. Das Bewusstsein kann auch über sich selbst nachdenken, das sogenannte Selbstbewusstsein.

Es gibt auch den Geist (geistige Fähigkeiten) wie zB. die Wahrnehmung, Ideen/Gedachtes, Logik/Mathematik, Sprache und Lernen welches kognitive Fähigkeiten sind. Der Geist oder das Geistige entsteht bzw. ist eine Eigenschaft des Bewusstseins.

Physikalisch kann man nicht erklären was Bewusstsein und Farbphänomene/Farben sind.

Physiologisch kann nur die Verarbeitung von Farbinformationen/Photonenenergie durch neuronale Prozesse im Gehirn erklärt werden.

Farbphänomene/Farben können nur durch das Bewusstsein erklärt werden, denn sie entstehen dort und können erst danach wahrgenommen werden. Was Farbphänomene/Farben wirklich sind oder wie sie im Bewusstsein entstehen, ist bis heute nicht bekannt. Wie dies genau funktioniert, versucht die Bewusstseinsforschung bis jetzt aber nur mit geringen Erfolg, herauszubekommen. Eine Möglichkeit wären neuronale Korrelate/Wechselwirkung (NCC) zwischen Gehirn und Bewusstsein. Aber man weiß nicht, ob dies wirklich so stattfindet. Die Suche nach den neuronalen Korrelate ist ein zentrales Thema der Bewusstseinsforschung.

Wechselwirkung steht für: Interaktion, wechselseitiges aufeinander einwirken von Systeme

Die Neurobiologie und die Gehirnforschung kann nur verschiedene Eigenschaften des Bewusstsein, wie geistige- und kognitive Leistungen der Aktivität verschiedenen Gehirnbereichen zuordnen. Es sind meistens mehrere zusammenarbeitende Gehirnbereiche für die Entstehung des Bewusstseins und den Bewusstseinsprozessen aktiv.

Die Gegensätzlichkeit zwischen gemessener Gehirnaktivität und wie zB. dem Erleben (bewusste Wahrnehmung), sowie verschiedene kognitive Prozesse, bleibt in der Hirnforschung unüberbrückbar, obwohl es ein Resultat der Aktivitäten des Gehirns ist. Dies ist ein Hauptproblem für die neurobiologische Erklärung des Bewusstseins. Sie sucht deshalb nach einer einheitlichen Theorie (Erklärung) der Funktionsweise von Gehirn, Bewusstsein und Geist mit seinen geistigen Fähigkeiten. Dann könnte man vielleicht auch erklären, wie Bewusstsein und die Farbphänomene/Farben entstehen und was sie wirklich sind.

Nachfolgend einige bestehende Theorien, die versuchen das Wesen des Bewusstseins zu erklären:

  • Die integrierte Informationstheorie (IIT) beschreibt das Bewusstsein (eines Systems) als ein mathematisches Modell und versucht die phänomenalen Eigenschaften durch eine physikalischer Betrachtungsweise zu erklären. Nach dieser Theorie entsteht Bewusstsein, wenn ausreichend integrierte Information vorhanden ist.
  • Die Global Workspace Theory (GWT) ist eine kognitionswissenschaftliche Theorie des Bewusstseins und ist der Auffassung, das Informationen im Gehirn bewusst werden wenn sie über viele Arbeitsbereiche (globalen Arbeitsbereich) übertragen werden und durch Interaktionen dieser Arbeitsbereiche/Gehirnareale dann das Bewusstsein entsteht.
  • Die Electromagnetic theories of consciousness (oder auch EM-Feldtheorie) legt nahe, dass Bewusstsein entsteht, wenn das Gehirn ein elektromagnetisches Feld mit charakteristischen Eigenschaften erzeugt.

Diese Theorien werden aber von verschiedenen Philosophen und Neurowissenschaftler unterschiedlich betrachtet. Es gibt Befürworter und Kritiker. Eine bewiesene bzw. anerkannte Theorie über das Bewusstsein gibt es nicht. Die Bewusstseinsforschung arbeitet aber mit großem Interesse daran.

Die große Schwierigkeit bei der Beschreibung des Bewusstseins ist auch die hohen Komplexität der neuronalen Systeme, sowie die Grenzen aktueller Mess- und Berechnungsmethoden.

Vielleicht gibt es neben den Gehirn-Code auch einen universellen Bewusstseinscode. Auch der wäre dann noch zu Decodieren.

Einige weitere Daten und Informationen über das Licht, Gehirn, Bewusstsein, Netzhaut und Farbe[Bearbeiten]

Ursprung des Lichts

  • In der Kosmischen-Evolution (physikalische Evolution) entstand das erste Licht nach dem Urknall vor ca. 13,8 Milliarden Jahren (Urknalltheorie) bzw. ungefähr 380.000 Jahre danach. Durch die Abkühlung des Universums konnten sich aus den Elementarteilchen stabile Atome bilden und das Licht deshalb größere Distanzen überwinden ohne gestreut oder absorbiert zu werden. Das Universum wurde durchsichtig. Bei der Entstehung des Wasserstoffs (Wasserstoffwolken) im Universum, entstanden die Spektralfarben violett, blauviolett, grünblau und rot. Später in der weiteren Entwicklung des Universums auch das heutige kontinuierliche elektromagnetische Spektrum mit dem sichtbarem Bereich. Somit war auch eine Beobachtung des Universums gegeben.

Anmerkung: Die Erde entstand vor ca. 4,5 Milliarden Jahren, der Ursprung des Leben durch die chemische und biologische Evolution war vor ca. 3,5 Milliarden Jahren.

Ursprung der Licht-Wahrnehmung

  • Vor ca. 540 Millionen Jahren haben sich verschiedene lichtempfindliche Obsin-Moleküle für ganz bestimmte Spektralbereiche entwickelt. Dadurch konnten die in der biologischen Evolution entstandenen Lebewesen bereits Licht verschiedener Wellenlängen für Hell-Dunkel-Kontraste wahrnehmen, verarbeiten und sich auch orientieren. Eine lichtempfindliche Zelle die hell und dunkel unterscheiden konnte, war der erste Fotorezeptor. Durch die Evolution der Augen entwickelte sich dann das hell-dunkel (Graustufen) - und Farbsehen. Damit kann die Umwelt auch optisch wahrgenommen werden. Dafür war jedoch bereits ein einfaches Gehirn und der Anfang eines Bewusstseins erforderlich, wie es nachfolgend beschrieben wird.

Ursprung des Gehirns und Bewusstseins

  • Evolution des Gehirns und Bewusstseins, vor ca. 500 Millionen Jahren (im laufe der Evolution) im Kambrium, war der Ursprung des Protogehirns und wahrscheinlich auch des Protobewusstseins, (Proto = Ürsprünglich), welches sich durch die evolutionäre Herausbildung einer Konzentration von Nervenzellen (Zerebralisation) bei den ersten Wirbeltieren gebildet hat. Es war ein sehr primitives bzw. einfaches Nervensystem, konnte aber bereits durch die entstandenen Neuronen und Sinneszellen, Reize wie Berührung, Temperatur und Licht empfangen (wahrnehmen), verarbeitet und weiterleiten. Damit waren einige der wesentlichen Grundvoraussetzungen für ein Gehirn und Bewusstsein gegeben.
  • Gemäß wissenschaftlicher Forschungen, ist dann daraus vor etwa 200 Millionen Jahren im Verlauf der Stammesgeschichte (Phylogenese) das Gehirn hervorgegangen, welches durch seine Größe und dem großen differenzierten Cortex des Großhirns eine dominierende Eigenschaft der Menschenaffen und des Menschen ist. Dadurch konnte sich auch das höhere Bewusstsein, welches bei uns am höchsten ist, vor allem durch die Gesellschaft und Kultur vor ca. 70-100.000 Jahren bilden. Die Sprache spielte dabei eine besondere Rolle, denn ohne Sprache würde es keine hoch entwickelte Gesellschaft und Kultur geben. Die Anpassung des Gehirns an diese sozialen Prozesse erklärt auch dessen hohe Komplexität. Gehirn und Bewusstsein haben sich höchstwahrscheinlich ab einer bestimmten Entwicklungsstufe parallel entwickelt.

Anmerkung: Auch die Farben und ihre Bedeutungen haben sich im laufe der Evolution des Lebens auf der Erde durch Mutation und Selektion, meistens zum Vorteil geändert und in ihrer Funktion weiter entwickelt, was man die Evolution der Farben nennen kann. Als erstes entstanden vor allem die verschiedenen Grüntöne der Pflanzen, die dann immer bunter durch Farbschattierungen wurden. Es ging bei den Pflanzen vor allem um das Gesehen werden und bei anderen Lebewesen um das Sehen und Gesehen werden, in beiden Fällen durch die Farben, Form, Struktur und das Aussehen. Dies war beispielsweise für die Vermehrung und Überleben der Arten, sowie auch Erkennung von Gefahren, Warnung und bessere Orientierung, von großem Vorteil. Das Farbsehen ist eines der großartigsten Erfindungen der Evolution. Dadurch konnte nicht nur Helligkeit (Licht), sondern auch Farben des Lichts bzw. Farbphänomene wahrgenommen werden.

Im laufe der Evolution hat das menschliche Gehirn ca.100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) und ca. 100 Billionen Synapsen hervorgebracht. Diese bilden zusammen ein sehr komplexes neuronales Netzwerk und durch neuronale Prozesse ein Bewusstsein, mit dem konnten dann auch die Farbphänomene bewusst wahrgenommen werden.

Netzhaut (Retina) ca. 6 Millionen Zapfen und ca. 120 Millionen Stäbchen

  • Die drei Zapfentypen der Netzhaut sind: Blauviolett - Grün - Gelbgrün.
  • Die Stäbchen sind besonders empfindlich und vor allem bei wenig Licht aktiv.
  • Nebeneinander abgebildete Punkte auf der Netzhaut liegen auch in einem Bereich des primären visuellen Cortex nebeneinander und dienen der Farbunterscheidung/Auswertung des gesamten Abbildungsvorgangs. Evolutionsbiologisch ist sie eine Verlängerung des Gehirns.

Die chemische Reaktion in der Netzhaut für das Farbsehen und Hell-Dunkel-Sehen

  • Das Pigment-Molekül Iodopsin in den Zapfen der Netzhaut mit dem Protein Obsin (ZapfenObsine) im Verbindung mit Retinal (der lichtempfindliche Bestandteil) ermöglichen uns das Farbsehen, dabei bestimmt Opsin bei welcher Wellenlänge die Fotorezeptoren reagieren.
  • Das Pigment-Moleküls Rhodopsin (wegen der roten Farbe auch Sehpurpur genannt) mit dem Protein Obsin (Stäbchen-Opsine) und dem Retinal, ist in den Stäbchen der Netzhaut vorhanden, wodurch das Hell-Dunkel-Sehen bei geringer Helligkeit möglich ist.
  • Diese lichtempfindlichen Pigment-Moleküle, ermöglichen durch chemische Reaktionen die Umwandlung des einfallenden Lichts in elektrische Impulse für die weitere Hell-Dunkel und Farbverarbeitung.

Sehnerv ca. 1,5 Millionen Nervenfasern

Cortex-Neuronen ca. 200 Millionen

Schwarz, Grau und Weiß nennt man unbunte Farben.

Weiß ist physikalisch gesehen keine Farbe, sondern eine Mischung aller elektromagnetischen Wellen von gleicher Intensität im sichtbaren Bereich.

Farbtöne ca. 200

Helligkeitsstufen ca. 500

Weißabstufungen ca. 20

Farben 200 x 500 x 20 = 2 Millionen

Literatur[Bearbeiten]

  • Bouma, P.J.: Farbe und Farbwahrnehmung: Einführung in das Studium der Farbreize und Farbempfindungen, Verlag: N.V. Philips' Gloeilampenfarbrieken;, 1951
  • Michael Schmitz, Das Bewusstsein erklären, 21.12.2005, Dissertation zur Erlangung des Grades Doktor der Philosophie (Dr. phil.) des Fachbereichs Philosophie der Universität Konstanz, ist als PDF-Datei orhanden.
  • Die Phänomenologie nach Edmund Gustav Albrecht Husserl 08.04.1859, befasst sich auch damit, wie und wodurch etwas phänomenologisch im Bewusstsein erscheint.Von Hermann Josef
  • Brentano 16. Januar 1838, stammt das Konzept der Intentionalität. Sie ist definiert als die mentalen Zustände des Bewusstseins. Immer von etwas, welches physisch und psychisch existiert.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweis[Bearbeiten]

1) ERWIN SCHRODINGER WHAT IS LIFE? The Physical Aspect ofthe Living Cell with MIND AND MATTER © Cambridge University Press 1967, S. 154,155.

2) John Locke, Essay über den menschlichen Verstand, erschienen 1690, 8;4, Primäre und sekundäre Qualitäten;98.

3) Wilhelm Capelle: Die Vorsokratiker, Leipzig 1935, S. 399, Demokrit.

4) Über Farben, von R P, studied at Delhi Public School, Ruby Park (2020)

5) Daniel Dennett ein US-amerikanischer Philosoph in einem Interview mit Yves Bossart am 17.02.2018, SRF Schweizer Radio und Fernsehen

6) David Calmers im Dokument Published in the Journal of Consciousness Studies, 200-19, 1995

7) Peter Bugge, 2008 Dissertation über Neurophysiologische Erklärbarkeit phänomenaler Gehalte, S. 6.

8) Harald Küppers, Was ist Farbe eigentlich?

9) Simon Demmelhuber / Sendung: Florian Hildebrand Stand: 13.06.2013 | Archiv. Wie wir Farben sehen. Lichts innerhalb des elektromagnetischen Spektrums.



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