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贾斯汀·马歇尔对自己发现的雀尾螳螂虾拥有12种颜色的光感受器感到震惊——这个数字是我们人类的4倍，因为他知道这些感受器是如何结合在一起的。他看到了这种小型甲壳类动物可以如何引爆我们对色彩空间的理解。当专家们被要求描述一只雀尾螳螂虾眼中的世界可能是什么样子时，他们的答案经常会用到最高级；雀尾螳螂虾的世界曾被称为“可想象的色彩最丰富、最和谐的协奏曲”，以及“光与美的热核炸弹”。正如马歇尔所说：“如果我们将这些雀尾螳螂虾视为潜在的十二色视者，我们就会开始挥舞手臂，诉诸迷幻或者致幻之类的词语。”根据视锥细胞或颜色的光感受器的增加方式，可以理解的是，雀尾螳螂虾的12种视锥细胞能够创造出100种色调的12次方，这相当于100万的4次方，或者10的24次方——这个数字后面有如此多的零，已经到了令人难以把握的地步。“如果我们的大脑对十二色视觉的色彩空间的潜力感到震惊，那么雀尾螳螂虾的大脑究竟如何解码它呢？”马歇尔问道。这种过剩可能超出了我们的想象。然而，1948年一篇发表在不知名的科学期刊上的论文暗示，可能存在这样一些人，他们能够看到雀尾螳螂虾眼中的世界。
20世纪40年代，荷兰物理学家赫塞尔·德弗里斯（Hessel de Vries）正在研究红绿色盲。这种情况和X染色体（决定性别的两条染色体之一）有关，所以它更有可能在男性身上表现出来，而不是女性身上，这让他们能够看到的颜色种类大大减少，就像他们四条腿的“最好的朋友”（狗）一样。这种疾病通常被称为道尔顿症，以纪念1794年首次描述它的人，此人既是科学家也是这种病的患者。据说，约翰·道尔顿（John Dalton）无意中打破了英格兰湖区贵格会教堂的全黑着装规范，一天早上，他穿着一条鲜红色的紧身裤来教堂，这才意识到自己看世界的方式跟其他人不同。导致道尔顿症的情况有两种，一种是缺乏红视锥细胞或绿视锥细胞，令患者变成二色视者，另一种情况是所有视锥细胞都存在，但以某种不同的方式被调整了。后一种情况是由获得诺贝尔奖的英国物理学家瑞利勋爵（Lord Rayleigh）在19世纪末首次发现的，他是第三任瑞利勋爵，本名约翰·威廉·斯特拉特（John William Strutt）。他观察到，当色盲患者被要求将红光和绿光混合，以匹配标准色调的黄光时，有些人添加的红光比大多数人多，而另一些人则添加了更多绿光。瑞利认为，尽管他们患有道尔顿症，但他们有三种视锥细胞，只是第一类人的“红”视锥细胞对红色的敏感性较低；同样，第二类人的“绿”视锥细胞对绿色的敏感性也较低。这种反常的三色视者令德弗里斯着迷，他让他们接受了进一步的色彩测试。
有一次，一名男性受试者带着他的两个女儿一起参加实验，德弗里斯也测试了她们。虽然她们都没有表现出自己父亲的色盲症状，但她们混合颜色的方式也不同于常人。想到这里，德弗里斯怀疑这两个孩子看到的颜色是不是比大多数人更多，而不是更少。也许，除了正常的红、绿和蓝视锥细胞之外，她们还继承了第4种视锥细胞，也就是她们父亲的异常视锥细胞。可以想象，这样的人类四色视者可能拥有超人的视觉能力；第四种视锥细胞可以将我们熟悉的色彩景观分解成无数更微妙的色调。德弗里斯在1948年8月的《物理学》（ Physica ）上发表他的最新实验结果时，只用了一句话介绍他的人类四色视者理论，藏在最后一页的某个不起眼的地方。他从未再探讨过这种可能性，其他人也是如此，直到近半个世纪后。
大约在贾斯汀·马歇尔决定去更内陆的剑桥大学攻读博士学位时，另一位研究生也在做同样的事情。加布里埃尔·乔丹（Gabriele Jordan）对德弗里斯那篇早已被人遗忘的论文产生了兴趣。“它不是很好懂。德弗里斯显然是个非常聪明的人——实际上他差点儿被授予诺贝尔奖。我真想见见他。”乔丹对我说。德弗里斯的随口之言和他提到的超常视力在人类身上的可能性让她大受震撼。“我意识到，自从他的观察以来，这一领域已经取得了长足的进步，我们知道的东西比以前更多了。”包括视觉研究在内，科学研究的面貌已经被分子遗传学彻底改变了。斯坦福大学的一个团队在对人类视网膜中视锥细胞的三种视蛋白的编码DNA进行测序时发现，红色和绿色基因不仅在X染色体上相邻，而且它们的DNA有98%是相同的。这一发现准确地揭示了道尔顿症是如何发生在男性三色视者身上的。“现在我们知道高度相似的基因会以新的方式重组，”乔丹解释道，“如果绿视蛋白基因和红视蛋白基因发生了重组，它们就会产生杂合基因，该基因编码的感光色素将拥有介于正常的红视锥细胞和绿视锥细胞之间的光谱敏感性。”
除了蓝视锥细胞，对红色不太敏感的男性还拥有绿视锥细胞和一种更偏向绿色的杂合视锥细胞；而那些对绿色不太敏感的男性则拥有红视锥细胞和一种更偏向红色的杂合视锥细胞。至关重要的是，遗传学还证实了德弗里斯关于人类四色视者的概念，并揭示了第四种视锥细胞在人群中出现的概率。“我们现在知道，有6%的白人男性携带这些杂合基因，根据定义，他们是异常三色视者。”乔丹说。正如德弗里斯所见，每个男性都可能有1个四色视者女儿；同样，每个男性都可能有1个四色视者母亲。“因此，应该有12%的女性携带这些杂合基因，而且她们的视网膜拥有4类视锥细胞。这个比例高得足以让我开动脑筋。”乔丹从德弗里斯手中接过接力棒，开始寻找世界上第一个已知的四色视者。这12%的女性并不会意识到她们拥有第四种视锥细胞，更不会意识到她们看世界的方式与其他人不同。乔丹意识到，找到她们的最好方式是通过她们的色盲儿子。“一开始我认为，这可能需要一个月，或者两个月。”情况似乎对她很有利，但她不知道前方的挑战有多艰巨。
事实证明，寻找测试对象是容易的部分。有31名女性自愿参加，她们都有异常三色视者儿子。“我知道，这些女性的视网膜上应该有4种视锥细胞。”乔丹说。接下来，她面临着一项非常重要的任务，即为超出自己认知的事物设计一项视觉测试。“我们的整个世界都被调整得以适应三色视者的眼睛。”她说。不仅服装染料、涂料和打印机油墨是三色视者为三色视者生产的，而且所有彩色显示器——从电视到计算机——都遵循与三色视者的眼睛同样的颜色原理，用红、蓝和绿三种色块创造颜色。“我没有现成的设备可用，所以我不得不从零开始设计一种完全不同的色度计，它必须能够创造和控制我看不到的颜色的细微差异。”这项设计在暗房里进行了数月的仔细实验，用各种透镜组合过滤白光光束，提取出精细的、光谱纯净的波段。“我知道第四种视蛋白的光谱敏感性介于红色和绿色之间，所以我决定使用瑞利匹配测试的一个微调版本。”就像一个世纪前瑞利勋爵所做的那样，她开始测试受试者，但是做了一点儿改动。她没有让她们混合红光和绿光来匹配纯黄光，而是加入了第四种光以探究颜色的这一额外维度；她让她们混合红光和黄光，以匹配橙光和绿光的混合物。她暗自希望她们难以提出很多匹配结果。“正常的三色视者能够做出一系列的匹配，但是真正的四色视者能够区分所有这些混合结果，只有一种才是正确的匹配方式。”
一些女性对自己的混合方案很不满意，抱怨道：“我想为混合料中添加更多橙色，不该这么红才对。”或者：“这种橙色不对。当我加入更多红色时，它看起来相当粉。”尽管如此，在一名又一名受试者做了一次又一次测试之后，还是出现了各种各样的匹配方式。只有一名女性表现出了非同寻常的视力，但就连她的测试结果也没能达到乔丹的期望。乔丹寻找功能正常四色视者的梦想正在破灭。“整个实验进行了一年，证据仍然无法得出定论。似乎第四种视锥细胞根本无法保证优越的色觉，”乔丹回忆道，“色觉不仅仅取决于视蛋白的数量和类型。要想感知颜色并能够区分它们，需要对输入进行比较。”她提出，到目前为止接受测试的女性都是“弱”四色视者，“只有当大脑皮层获得第四种信号时，个体才能沿着色觉正常人不可能拥有的维度感知颜色”。因此，乔丹的重点转移到寻找世界上第一个“强”四色视者。
1999年，乔丹转到纽卡斯尔大学神经科学研究所。“我来的时候，实验室还在建设当中。我需要筹到购买设备的资金。之后，我买了很多设备，还得到一张免费的光学台，但是它太重了，必须用绞车吊起来安装，所以我想建筑没有屋顶对我们来说还算幸运。”然而，实验室被淹，关键的科学设备被毁。“这时，我开始怀疑是上帝试图让我放弃，去寻找新的挑战。”她不屈不挠，成立了四色视觉项目（Tetrachromacy Project），开始寻找新的受试者。在这期间的十年里，她对实验装置进行了微调，并进行了一个稍微不同的测试：“瑞利勋爵最初匹配任务的分辨版本。”现在，当受试者被带入暗房时，她们会快速连续地看到三种不同的光，乔丹不要求她们做出匹配，而是要求她们识别出和其他两束光不匹配的另一束光。两种光是不同亮度的单一黄色；第三种是不同的红绿混合光，只有拥有“强”四色视觉的人才能看出它们的不同。
第一名志愿者——一名博士生——似乎通过了这个颜色辨认挑战，但是由此产生的兴奋只是昙花一现。“她太聪明了。她听到了释放光束的快门声，马上琢磨出了背后的奥秘：一次快门是黄色光，两次快门是红绿混合光。在做感官测试时，人们对各种线索的警觉性令人惊讶。”因此，乔丹要求她的下一个受试者戴上耳机，而她会播放白噪声，以掩盖任何其他“意外”线索。“我们测试了大约50名女性：有31人是异常三色视者的母亲，因此也是第四种视锥细胞的携带着，但令人沮丧的是，她们一个接一个地未能通过四色视者测试。”这些女性的表现并不比常人好，她们对面前的许多微妙光谱差异视而不见。然后在2007年4月20日上午，代号为cDa29的受试者接受了同样的测试，但结果截然不同。“一开始，我简直不敢相信，”乔丹告诉我，“我们对她进行的每一个测试，她都做对了，一个错都没犯，而且她的反应是即时的，毫不犹豫。她很容易就能区分颜色。我们再次进行实验，甚至做了4次：还是一样，零错误。她和我以前见过的那些受试者都不同，完全令人惊叹。她离开实验室后，我兴奋得上蹦下跳！”有人建议乔丹再对她测试一次——“小心无大错！”——1个月后，她又看到了另一场完美的表演。“我认为这个发现会让赫塞尔·德弗里斯露出微笑。”她告诉我。乔丹最初认为需要几个月就能完成的研究最终花了大约15年。最终，她找出了世界上第一个“强”四色视者，来自英格兰北部的一位医生，直到那天，这名医生才意识到自己看世界的方式有特别之处。“她不知道，但毫无疑问，她是真正的天赋异禀者，”乔丹说，“她拥有我们其他人都无缘拥有的感知维度。”也许通常的三色视觉世界在她看来就像约翰·道尔顿的世界在大多数人看来一样缺乏色彩。“这种私人感知是每个人都好奇的。我很想通过cDa29的眼睛来观看。”
在世界的另一端，来自澳大利亚东海岸的另一名女性被发现拥有四色视觉。她一生中的大部分时间都在努力分享她的所见。还是孩子时，孔切塔·安蒂科（Concetta Antico）就被色彩吸引了，甚至在5岁时决心成为一名画家。然而，她从未怀疑过自己看到的世界和其他人有所不同。“在成长过程中，你不会质疑自己看到的东西，”安蒂科坦言，“直到现在，回首往事，我才意识到自己一直都不一样。”多年之后，她搬到洛杉矶，从一个买她画作的人那里听说了四色视觉的情况。“我立刻就被迷住了。谁不会呢？”她问道，“关于这一点，我了解得越多，就越着迷。”
不久之后，也就是在2013年年初，她走进加州大学尔湾分校的颜色认知实验室接受第四种视锥细胞测试，结果呈阳性。认知科学家金伯利·詹姆森（Kimberley Jameson）立刻就知道安蒂科不同寻常。她意识到，“除了四色视觉的遗传潜力，孔切塔还有相当长的艺术训练历史。她评估颜色和光线的使用，每天做出数百次色彩空间选择”。安蒂科描绘昏暗场景的艺术作品给詹姆森留下了深刻印象：“如果你仔细观看她画的黎明和黄昏，会发现她用了很多颜色。”这些单色风景画是用柔和的淡彩画的；树的轮廓是洋红和淡紫色的，它们的阴影是茜红色和黄褐色的。安蒂科坚称，这些光谱色调不是想象出来的。“我画进暮色中的颜色不是艺术表现。在你看到灰色的地方，我看到的是由紫丁香色、薰衣草色、紫罗兰色和绿翡翠色形成的丰富而美丽的拼贴。”她说得好像颜色是在她的凝视下分裂出来的一样。“就拿你所说的白色为例，你可能会看到铅白色、象牙白色、白垩色、银白色、暖白色、冷白色，但是我会看到多得多的微妙色调，而且大多数都没有名字。”詹姆森让安蒂科进行了一系列视觉测试，发现她对颜色的渐变感知比大多数人细腻得多。这位科学家提出，这位画家不仅有第四种视锥细胞，还展现了其应用它们的能力。根据詹姆森的说法，“安蒂科是四色视觉的完美风暴”：她体现了先天和后天的奇妙协同作用。
就在得知自己的非凡天赋之前，安蒂科得到了一个不寻常的消息。她8岁的女儿经诊断患有一种比道尔顿症更罕见的色盲。四色视者母亲和二色视者孩子都不寻常，她们眼中的世界与常人截然不同。安蒂科以新的热情重新开始绘画。她已经回到澳大利亚，并在拜伦湾开了一家画廊。“目前我正在疯狂地工作。这场因为新冠肺炎的封锁是因祸得福。”她希望用颜料来传达自己的所见。“我希望我女儿能看到一小部分我能看到的东西。实际上，我希望每个人都能意识到这个世界实际上是多么美丽，这样他们也许就会更加珍惜它。”安蒂科的尝试是徒劳的，她给自己设定了一个无法达成的目标。她的画代表了一个我们无法触及的世界，并提醒我们，我们无法通过别人的眼睛去观看。这一牢不可破的事实还让我们无法进入全色盲患者的感知世界，无法体会乔纳森一世看到颜色如老鼠的肌肤颜色一般的痛苦，以及克努特·诺德比想要更深入了解事物性质的希望。加布里埃尔·乔丹在设计一项她不熟悉的颜色测试时首次遇到这个问题；然后当她面对自己期待已久的猎物时，她知道自己不可能看到cDa29眼中的世界。
雀尾螳螂虾的眼睛仍然无与伦比，我们不知道其他动物在光学上是否拥有如此缤纷的眼睛。如果平格拉普岛的全色盲患者和他们体内杀死视锥细胞的基因鲜活地证明了颜色来自内部，那么泰森就展示了我们的色觉是如何一直被低估的。然而，最近贾斯汀·马歇尔所在的昆士兰大学实验室在雀尾螳螂虾的故事中发现了一个转折。研究人员没有把重点放在它们眼睛的工作原理上，而是试图探索它们的感知世界，也就是雀尾螳螂虾实际上能看到的东西。汉娜·索恩（Hanne Thoen）利用它们对打斗和美食的嗜好，训练这种甲壳类动物接近、啃咬，有时还会撞击一根带颜色的（比如红色）光纤电缆，以换取几口多汁的蟹肉。
接下来，她让受试动物在一根红色光纤电缆和一根橙色光纤电缆之间进行选择，并且只在它选择了红色光纤时才会奖励它。接下来，她逐渐调整橙色光纤电缆的颜色，让其慢慢变成茶色、砖红色、深红色——直到它的波长接近红色光纤。“在两年多的时间里，索恩必须剖析整个光谱，并训练雀尾螳螂虾攻击其组成颜色。这些实验都要把她逼疯了，”马歇尔对我说，“但结果是革命性的，一开始我不敢相信这些数据，但她的方法非常可靠。毫无疑问，这些雀尾螳螂虾的表现令人震惊，它们无法区分我们能够轻易看出的颜色。”我们能辨别波长相差仅1纳米的色调，但是如果波长差距在25纳米之内，它们就会丧失分辨颜色的能力。
“光和美的热核炸弹”的梦想破灭了。马歇尔现在认为，雀尾螳螂虾的色觉是动物界中最差的之一。“我们通过比较来自三种视锥细胞的神经信号看到颜色，”他解释道，“而雀尾螳螂虾必须使用来自其12个光感受器的信号，以完全不同的方式感知颜色。经过4亿多年的独立进化，它们再次找到了不同于其他所有已知动物的解决方案。”该团队仍然不知道来自雀尾螳螂虾感受器的信息如何在其大脑中结合，产生对颜色的感知。也许雀尾螳螂虾不会比较和分辨色调，而是以简单得多的方式识别颜色。也许这发生得更快。也许，除了传奇的闪电拳，雀尾螳螂虾还拥有地球上最快的视觉分辨力。
这些是将来的问题，有待另一位辛勤而有耐心的实验者发现。与此同时，尽管我们的颜色受体种类只有雀尾螳螂虾的四分之一，但我们的大脑似乎弥补了我们眼睛的缺陷，让我们能够比坠落王位的雀尾螳螂虾感知到世界上的更多色彩。花点儿时间从书上这页抬起目光，看看周围的事物。让雀尾螳螂虾揭示这样一个事实，很简单，我们看待世界的方式是最好的。