颜色：陀螺与格子呢丝带
因此，颜色科学本质上必须被看作一门心智的科学。
— 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，《颜色实验》（1855） 从牛顿起人们就知道，白光是彩虹所有颜色的混合。但我们 看到 的颜色是另一回事：它取决于眼睛和大脑。英国医生托马斯·杨在 1802 年提出，眼睛只有 三种 感受器，我们感知到的一切颜色都是这三种响应的组合。这是一个大胆的、没有证据的假说。24 岁的麦克斯韦把它变成了数学。
颜色陀螺 麦克斯韦用了一个陀螺，上面套着几张彩色纸盘，可以露出每种颜色的可调比例：多少红、多少绿、多少蓝。陀螺快速旋转时，眼睛分辨不出各个扇形，只看到一种颜色，即混合色。中间还有一个由其他颜色组成的小圆盘一起旋转。
调整比例时，麦克斯韦寻找使外圈和内盘看起来 一样 的组合。例如，一定比例的红、绿、蓝，会得到与黑白混合相同的灰色。记下每个扇形的角度，他就得到一个 颜色方程，就像代数方程一样：
$$0.37\,\text{红}+0.27\,\text{绿}+0.36\,\text{蓝}=0.28\,\text{白}+0.72\,\text{黑}.$$这个例子里的数字只是示意，但形式就是麦克斯韦表格的形式。伟大的发现在于，这些方程的行为和代数方程一样：可以相加、乘以数、互相组合，而预测结果与眼睛看到的一致。
颜色是矢量 这意味着一束彩色的光可以用 三个数 来表示，即三种基色光的量，把它们加起来就能模仿这束光：
$$\mathbf C=(R,G,B).$$两束光叠加，就是两个矢量逐个分量相加。红加绿：
$$(1,0,0)+(0,1,0)=(1,1,0),$$眼睛看到的是 黄色，尽管混合中并没有黄光。红加绿加蓝，$(1,1,1)$，得到白色。亮度加倍，就是把矢量乘以 2。麦克斯韦把这些颜色画在一个三角形里，三种基色在三个顶点：三角形里的每一点都是一种混合，彩虹的纯色则排在周围的一条曲线上。这就是今天用来校准显示器和相机的色度图的前身。
背后的原因是，视网膜上三种视锥细胞各自对很宽的一段波长有响应。第 $i$ 种视锥对光谱为 $I(\lambda)$ 的光的响应是
$$C_i=\int I(\lambda)\,s_i(\lambda)\,d\lambda,$$其中 $s_i(\lambda)$ 是该视锥的灵敏度。任何一束光，不论包含多少频率，到达大脑时都被简化成三个数。两束光谱完全不同的光，可能给出相同的三个数，看起来 一模一样。它们叫作 同色异谱，正是因为有它们，一块只有三种像素的屏幕才能显示几乎所有颜色。
第一张彩色照片：一条格子呢丝带，麦克斯韦于 1861 年 5 月 17 日展示。它是把分别透过红、绿、蓝滤镜拍摄的三张黑白照片投影叠加而成的。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦与托马斯·萨顿，1861 · Wikimedia Commons · 公有领域 第一张彩色照片 既然三个数就够了，那么三张照片也就够了。1861 年 5 月 17 日，麦克斯韦在伦敦皇家研究院的一次讲座上演示了这个想法。摄影师托马斯·萨顿把一条苏格兰格子呢丝带拍了三次，每次透过一个滤镜：红、绿、蓝。三张黑白底片由三台幻灯机投到幕布上，每台配着对应的滤镜，叠在一起。观众看到了彩色的丝带。
这是历史上第一张彩色照片，其原理与今天的数码相机相同，相机的传感器上就有红、绿、蓝滤镜。
胶片看不见的红色
一百年后的 1961 年，柯达公司的科学家试图重复这个实验，却发现了一个谜：1861 年的照相底片 对红光不敏感。那么麦克斯韦的照片怎么能显示红色？答案是：丝带的红布也反射紫外线，红色滤镜让它通过，底片记录了下来。碰巧，紫外线扮演了红光的角色。
