Pincer les cordes de l'arc-en-ciel : physique et chimique de la couleur
Dans la lutte acharnée entre art et science, un grand crédit a été attribué au « détressage de l’arc-en-ciel » par Isaac Newton. John Keats s’exprime sur ce sujet dans Lamia [1819], une élégie poétique sur l’effet préjudiciable — c’est ainsi qu’il le percevait — de la connaissance scientifique sur le mystère et les merveilles du monde. Les filaments de l’arc lumineux restèrent enchevêtrés dans l’art, longtemps encore après que Newton eut élucidé leur séquence prismatique.
Nous pouvons à peine être surpris qu’un anti-newtonien comme Goethe ait réorganisé les couleurs pour résister à la nature; mais même un fin observateur de la nature comme John Constable était réputé tenir pour fausse la suite de l’arc secondaire où la séquence est inversée. L’artiste préraphaélite John Everett Millais dut hâtivement corriger, après qu’on la lui eut signalée, la même erreur dans sa Fille aveugle [1856], L’exploit de Newton ne fut pas, en tout cas, de démontrer que la lumière du jour était constituée de nombreuses tonalités que l’arc-en-ciel séparait. C’était depuis longtemps évident dans le spectre de la lumière solaire traversant un morceau de verre. Ce n’est pas non plus Newton qui montra comment la lumière du soleil, dans l’air humide, se focalise en une bande circulaire par réfraction à l’intérieur d’une gouttelette d’eau; c’est Descartes qui le premier a expliqué, en 1637, les fondements scientifiques de la formation de l’arc-en-ciel.
Mais Newton a apporté la couleur à l’arc blanc de Descartes en identifiant les couleurs irréductibles de l’arc-en- ciel et en montrant qu’elles sont réfractées sous des angles légèrement différents. Dans ses expériences cruciales [experimentum crucis], effectuées en 1665 ou 1666, Newton conclut que « la lumière elle-même est un mélange hétérogène de différents rayons réfrangibles », et démontre que ces rayons, diffractés à travers un prisme dans une chambre noire, étaient des « couleurs à l’état simple » qui ne peuvent pas être davantage divisées par un second prisme. Passés au travers d’une lentille, ils fusionnent à nouveau dans un rayon de lumière blanche.
Les scientifiques, empressés de célébrer le réductionnisme de Newton, et les artistes, impatients de le décrier, négligent la trame fortement mystique de son œuvre; avec le recul des siècles qui nous permet de distinguer science et magie, cela semble constituer une anomalie. Mais c’est tout à fait dans l’esprit de son époque que Newton trouvait judicieux d’identifier sept subdivisions arbitraires dans le spectre prismatique, ce qui permettait d’être en conformité avec des théories sur l’harmonie musicale. Ne serait-ce pas différentes sortes de rayons qui provoquent des vibrations de plusieurs grandeurs, lesquels s’accordant avec leur brillance excitent des sensations de plusieurs couleurs, bien après la manière dont les vibrations de l’air, s’accordant à plusieurs grandeurs, excitent les sensations de plusieurs sons?
Ainsi l’arc-en-ciel newtonien distinguait indigo et violet où je défie qui que ce soit de voir autre chose qu’un bleu fonçant vers le pourpre. La couleur vient de la décomposition de cet arc-en-ciel. L’analogie de Newton avec la musique est erronée dans un sens concret, mais utile comme métaphore. La matière chante de nombreuses notes et des accords différents sur l’échelle chromatique. Lorsque les résonances sont entendues dans l’éclat de la « sonorité » blanche qu’est la lumière du soleil, ces notes sont absorbées par le « stimulus multi-plis » et s’évanouit dans l’écho. Ce que nous voyons comme couleur est ce qui reste, après que la matière eut absorbé son propre et unique signal. Une baie rouge chante un air de vert et de bleu, une fleur jaune des accords de bleu et de rouge.
Les artistes ont exprimé des opinions diverses sur la valeur scientifique des théories de la couleur. Certains n’ont pas vraiment trouvé nécessaire de comprendre la couleur scientifiquement. Malgré son titre, l’ouvrage La Science de la peinture [1891] de l’artiste et académicien français Jean-Georges Vibert contient une satire piquante des scientifiques du XIXe siècle qui prétendaient découvrir la vérité sur la couleur. Selon Vibert, Véronèse, Rubens et Delacroix sont mieux à même qu’aucun scientifique d’instruire l’artiste sur la couleur, parce que « avec leurs couleurs, ils créent un langage qui parle à l’âme, un langage qui communique émotion et vie ».
Je pense que Vibert a probablement raison. Delacroix manifeste quelque intérêt pour les théories des couleurs de son- époque; mais les vieux maîtres faisaient des miracles grâce à une sensation intuitive de la couleur que les découvertes de Newton n’ont pas modifiée. Seurat et Signac souhaitaient ardemment un usage tout à fait scientifique de la couleur en peinture, mais le résultat, même pour Signac, vire selon son propre aveu au « gris et à l’incolore ». Des peintres reçurent quelques enseignements sur l’usage effectif de la couleur, mais cela relevait d’une démarche empirique qui ne requiert pas de connaissances théoriques solides de la physique de la couleur. À vrai dire, les trucs employés par les impressionnistes après s’être sérieusement penchés sur la question peuvent se trouver dans des travaux d’artistes de la Renaissance, parvenus intuitivement aux mêmes conclusions. Essayer de peindre selon les règles scientifiques de la couleur, disait Paul Klee, « signifie renoncer à la richesse de l’âme ».
Ce chapitre sur la science de la couleur est, pour plusieurs raisons, indispensable à ce qui va suivre. Puisque, dans cet ouvrage, nous nous intéressons d’abord au matériel plutôt qu’au rôle abstrait et théorique de la science dans l’art — comment les couleurs sont-elles fabriquées? —, je pourrais laisser comme une énigme le fait que le cuivre donne des bleus et des verts, et que des blancs et des rouges peuvent avoir été obtenus à partir de composés de plomb. Mais c’est seulement en appréciant le « pourquoi » que l’on peut comprendre vraiment les facteurs sociaux et technologiques qui amènent ces couleurs sur la palette. De plus, quelques faits fondamentaux sur le mélange des couleurs ont des conséquences importantes sur la manière dont les peintres ont étalé leurs pigments purs et brillants (qu’ils en soient conscients ou pas !]. De peur que ceci résonne comme des excuses du Logos à l’Éros, je reprendrai mon affirmation que, finalement, la distinction entre les deux est une idée relativement moderne. Je suis sûr que Léonard aurait condamné un livre prétendant parler de la couleur sans l’expliquer.
Les nombreuses causes des couleurs
« La couleur répond toujours à la catégorie ou aux catégories de rayons dont la lumière est constituée, comme je l’ai constamment trouvé dans n’importe quel phénomène de couleur que j’ai pu examiner jusqu’ici. » En faisant de la lumière non pas le principe actif de la couleur comme Aristote, ni le véhicule de la couleur comme le percevait la pensée médiévale, mais le médium de la couleur elle-même, Newton invitait à se poser la question: qu’est-ce donc que la lumière?
Il ne s’était pas passé deux siècles que le physicien écossais James Clerk Maxwell donnait la réponse. La lumière, disait Maxwell dans les années 1870, est un champ magnétique en vibration: une association se suffisant à elle-même de champs électriques et magnétiques oscillant en accord, mais orientés perpendiculairement les uns aux autres, comme deux cordes à un pôle secouées verticalement et horizontalement. La fréquence des vibrations détermine la couleur de la lumière et augmente progressivement du rouge au bleu, à l’extrémité du spectre visible. La radiation électromagnétique de fréquences plus basses que la lumière rouge est l’infrarouge ou, en fréquences encore plus basses, les micro- ondes et les ondes radio. Les hautes fréquences au-delà du bleu et du violet correspondant aux ultraviolets, puis aux rayons X et aux rayons gamma.
La longueur d’onde d’une vibration est inversement liée à sa fréquence: elle décroît quand la fréquence augmente. Fréquence et longueur d’onde sont les équivalents modernes des « vibrations de plusieurs grandeurs » de Newton. Ce tableau fut modifié au début du xxe siècle avec la découverte que, avec cette perversité qui fait la renommée de la théorie quantique, la lumière n’est pas seulement constituée d’ondes mais aussi de particules. La lumière vient en paquets ou « quanta », chacun contenant une masse d’énergie proportionnelle à la fréquence. Ces quanta de lumière sont appelés photons. En 1905, Albert Einstein avança cette théorie hérétique qui, plus tard, lui valut le prix Nobel.
La couleur d’une substance peut provenir de l’absorption de lumière, un phénomène déterminé par les fréquences de résonance du matériau. Pensons à la corde sèche du piano vibrant en résonance avec une note chantée; de la même manière, la matière chante en accord avec la lumière du soleil. La vibration résonante absorbe l’énergie de la lumière à cette fréquence et, de cette manière, détache une couleur particulière du spectre de la lumière.
Ces rayons, dont les fréquences ne correspondent pas à une fréquence résonnante quelconque du matériau, soit passent bien à travers lui (si le matériau est transparent ou translucide), soit sont reflétés (s’il est opaque]. Seuls ces rayons « rejetés » atteignent nos yeux. Ainsi, paradoxalement, c’est sur la base de leur fréquence — leur position sur le spectre visible — que nous attribuons une couleur à la matière.
Pour l’absorption de la lumière visible, ces vibrations entraînent les nuages d’électrons qui entourent les noyaux minuscules et denses des atomes, comme des abeilles vibrionnant autour de la ruche. La lumière peut être absorbée si elle est capable de faire passer les électrons d’un état énergétique à un autre, exactement comme l’énergie de la corde du piano est augmentée lorsqu’elle est stimulée en vibration résonnante par des ondes sonores. Parce que les énergies des électrons obéissent aux règles de la physique quantique et augmentent par paliers discrets comme le changement de vitesse d’une voiture, seuls des rayons de certaines fréquences ont l’énergie suffisante pour stimuler ces « transitions électroniques » productrices de lumière.
Toutes les couleurs ne sont pas produites de cette manière. La courbe bigarrée de l’arc-en-ciel, par exemple, n’est pas le résultat de l’absorption de la lumière par les gouttes de pluie, mais résulte de la réfraction: la réflexion de rayons de différentes longueurs d’ondes sous différents angles (fig. 1], C’est un exemple de lumière diffuse qui est la principale manière physique par laquelle la couleur peut être produite. L’absorption de la lumière, au contraire, dépend de la composition chimique de la substance.
Imaginez-vous lançant une balle de caoutchouc de manière à ce qu’elle revienne vers vous après avoir rebondi sur le sol et le mur, c’est une approximation rudimentaire du passage angulaire d’un rayon de lumière à travers une goutte de pluie. La trajectoire de la balle dépend de l’énergie avec laquelle elle a été envoyée. La diffusion lumineuse est du même ordre : des rayons de différentes fréquences [et donc de différentes énergies] sont dispersés sous différents angles et seulement certains d’entre eux — certaines couleurs — frappent votre œil. Le ciel est bleu parce que la lumière bleue est dispersée par la poussière dans l’atmosphère plus fortement que la lumière rouge et, ainsi, semble venir de toutes les directions. Les montagnes au loin acquièrent un aspect bleuté pour la même raison: la lumière réfléchie est augmentée par le bleu omnidirectionnel avant d’atteindre l’œil.
En art cette « bleuité » du paysage lointain, décrite par Léonard, est appelée perspective aérienne. Lorsque le soleil plonge en bas du ciel, ses rayons passent à travers une couche plus mince de l’atmosphère avant d’atteindre l’observateur, et la composante bleue de la lumière peut être dispersée si fortement qu’elle ne parvient jamais à l’œil. Goethe a eu une vague intuition de cela: « Comme le soleil couchant était sur le point de disparaître […] ses rayons, extrêmement atténués par les très minces vapeurs, commencèrent à diffuser une très belle couleur rouge par-dessus tout le paysage autour de moi. »
Les couleurs des pigments naturels sont obtenues par absorption de la lumière. Mais quelques couleurs dans la nature résultent de processus physiques de diffraction. En particulier, aucun animal vertébré ne contient de pigment bleu: leurs marques bleues sont produites par une légère diffraction. Les bleus sur les ailes des papillons sont le résultat d’une microscopique structure nervurée d’écailles individuelles [fig. 2). Ces stries ont un espacement qui provoquent de préférence la diffraction de la couleur bleue. Mais la diffraction — et donc la couleur — varie en fonction de l’angle de réflexion [ou, de manière équivalente, de l’angle de vue]. Ainsi la couleur est-elle chatoyante, semblant miroiter et varier selon les mouvements de l’aile.
La même chose est vraie de la cuticule bleue d’un insecte, ou des couleurs kaléidoscopiques de ta queue d’un paon : les plumes du paon sont bariolées d’un fin réseau de traits de pigments noirs qui diffractent la lumière comme les nervures des écailles d’ailes de papillon. Les variations de couleurs, façon arc-en-ciel, de ces plumages ont toujours fasciné les artistes; un écrivain byzantin du VIIe siècle après J.- C. demandait: « Comment peut-on voir le paon sans être émerveillé par l’entremêlement d’or et de saphir, de pourpre et de verts émeraude, de la composition de couleurs en nombreux motifs, mélangés ensemble sans être confondus les uns avec les autres? »
Les sylphides d’Alexander Pope dans The Rape of the Lock partagent clairement avec les insectes une iridescence provoquée par la lumière diffractée :La lumière est diffractée plus fortement lorsque les objets diffractants sont de taille comparable à la longueur d’onde de la radiation. Les gouttes d’eau des nuages sont de dimension adéquate pour diffracter toute lumière visible, créant les nuées laiteuses du ciel. La laine de verre et le verre pilé, fabriqués avec le même matériau que les vitres, paraissent blancs et opaques pour la même raison. Le verre teinté pulvérisé devient plus pâle avec un broyage prolongé: les plus petites particules ont une surface totale de diffraction plus grande, et ainsi la diffraction (qui est sans distinction de longueur d’onde sur la gamme visible] domine l’absorption (qui choisit certaines longueurs d’onde]. C’est pourquoi le broyage d’une poudre colorée peut affecter sa couleur, un phénomène exploité par les artistes du Moyen Âge, qui contrôlaient la nuance d’un pigment par son degré de broyage.
Couleur de la terre
Jusqu’à l’avènement, au xix^ siècle, des pigments synthétiques modernes, les couleurs de beaucoup d’artistes étaient des minéraux finement broyés: des mélanges extraits de terres contenant du métal. Leurs couleurs sont habituellement déterminées par la nature des atomes métalliques qu’ils contiennent; et cela est très vrai des nouvelles couleurs synthétiques aussi, parmi lesquelles les composés de chrome, de cobalt et de cadmium sont dominants. Les minéraux fortement colorés comportent communément des métaux appelés de transition, parce qu’occupant le centre du tableau périodique, qui est le portrait de groupe des éléments chimiques.
Les érudits de l’Antiquité et du Moyen Âge jouaient à un jeu infructueux en essayant d’assigner des couleurs particulières aux quatre « éléments..» d’IAristcte. Nous savons maintenant que la couieur d’un élément dépend du contexte. Néanmoins, certains présentent des thèmes chromatiques récurrents. Demandez à un chimiste d’assigner des couleurs aux métaux de transition les plus communs et il reconnaîtra le jeu immédiatement. Le rouge est pour le fer, resplendissant dans le sang et la rouille, et dans les ocres rouges peints par les artistes depuis le Moyen Âge. Le cuivre réclame pour lui la nuance turquoise associée à ce minerai, qui se retrouve dans la patine verdâtre des vieux objets de cuivre. Le bleu riche et profond évoque le cobalt, et le vert de mer, le nickel; le chrome, de son côté, provoque quelque hésitation, un caméléon élémentaire et nommé ainsi pour cela.
Il n’y a pas d’identité stable: le cuivre, par exemple, peut former des sels rouille, et le fer donner des verts et des jaunes, le noir lustré du bleu de Prusse. Mais néanmoins ces métaux font des choix chromatiques qui ne sont pas sans signification. Pourquoi? Dans les composés inorganiques comme les sels et les minéraux cristallins, les atomes de métal sont des ions, il leur manque des électrons, et ainsi ils portent une charge électrique positive. Cela est compensé par les charges négatives provenant des ions environnants des éléments non métalliques, comme l’oxygène, le chlore ou le soufre. Ces ions sont entassés dans le cristal avec la régularité des pommes et des oranges à l’étalage d’un fruitier, mais avec bien plus de fantaisie. L’attraction électrique des charges opposées donne sa cohérence à tout l’ensemble, constituant une véritable colle forte. Les cristaux ioniques sont des substances robustes, et il fallait verser beaucoup de sueur pour les broyer dans un atelier d’artiste.
Les métaux de transition engendrent la couleur parce que leurs ions ont tendance à avoir des transitions électroniques dont les fréquences de résonance se trouvent dans la gamme de la lumière visible. Mais la longueur d’onde précise requise pour stimuler une telle transition dépend du milieu à l’échelle atomique dans lequel les ions métalliques se situent. Les champs électriques combinés des ions environnants, les « champs cristallins » [Crystal fields), modifient les énergies des électrons de l’ion métallique. Non seulement la composition chimique des ions métalliques voisins, mais aussi la disposition géométrique de leurs « matières ». Ainsi un ion métallique ne communique pas une couleur, cela va dépendre des autres constituants chimiques avec lesquels il est combiné dans le cristal, et de la manière dont ils sont disposés.
Quelquefois, les variations dans le champ cristallin d’une substance à une autre font seulement une différence mineure pour la fréquence à laquelle un ion métallique absorbe la lumière. Les ions de cuivre, par exemple, absorbent généralement la lumière dans la partie rouge du spectre, et ainsi les sels de cuivre apparaissent verdâtres; mais leur bleu et leur vert dépendent de la nature chimique des autres ions. Dans d’autres cas, des différences dans le champ cristallin peuvent provoquer un changement de couleur. Les impuretés du chrome colorent différentes pierres gemmes: rouge profond dans les rubis, mais vert d’eau dans l’émeraude parce que le champ cristallin est significativement plus fort dans l’émeraude que dans le rubis. L’hôte matériel des rubis et des émeraudes, l’oxyde d’aluminium ou corindon, devient bleu saphir quand il est allié à du fer et à du titane.
Chauffer peut altérer la composition chimique ou la structure d’un minéral, et ainsi provoquer un changement de couleur. Chauffer le sulfate de cuivre, qui est bleu, pour chasser les molécules d’eau du treillis cristallin, le fait devenir presque blanc. Le pigment connu comme le blanc de plomb devient rouge puis jaune quand on le chauffe. Le blanc de plomb est du carbonate de plomb basique qui contient de l’eau, plus précisément des ions d’hydroxydes, enfermée dans sa structure cristalline. Lorsque le blanc de plomb est chauffé, l’eau et le dioxyde de carbone (provenant des ions de carbonate] sont expulsés du cristal sous forme de gaz, laissant derrière eux du tétroxyde de plomb.
Ce plomb « rouge » est un pigment très ancien. Tous les ions plomb sont maintenant entourés d’ions oxyde, et cet environnement différent leur fait absorber des photons dans le vert et le bleu du spectre, laissant le rouge être réfléchi. Si l’on chauffe davantage, une partie de l’oxygène se perd et un mélange différent se forme, le monoxyde de plomb ou litharge. Celui-ci contient toujours seulement du plomb et des ions oxydes, mais dans une proportion différente et une disposition autre; ainsi le plomb absorbe encore la lumière de différentes fréquences. Cette substance est jaune et, dans le passé, a fourni un autre pigment à base de plomb, appelé massicot.
Dans de nombreux mélanges métalliques, le réarrangement des électrons provoqué par l’absorption de la lumière est pour une grande part limité aux ions métalliques eux-mêmes. Mais, dans quelques cas, les e entrons sont déplacés plus spectaculairement. La signature rouge du fer est produite par le mouvement d’un électron sur l’ion métallique à par- – ~ d’un Ion d’oxygène adjacent: ce processus de charge-transfert diminue, dans ce cas, la charge positive du fer. La même chose, plus minutieusement élaborée, se joue pour le pigment du bleu de Prusse, où la structure cristalline contient un mélange d’ions fer dans deux états électriques différents séparés par des ions cyanure. L’absorption de la lumière rouge veut envoyer un électron par un « pont » de cyanure entre des ions métalliques de charge différente.
La couleur de quelques importants pigments minéraux survient à la suite d’une très longue chaîne de bouleversements d’électrons: l’absorption de lumière libère entièrement des électrons de leurs orbites autour d’ions particuliers, et les rend libres de se promener à travers le solide. Quand cela arrive, le matériau devient électriquement plus conducteur. Les semi-conducteurs sont des substances qui nécessitent seulement une faible énergie supplémentaire pour projeter les électrons dans un tel état mobile. Parmi eux se trouve le sulfure de cadmium, utilisé comme un pigment au xixe siècle.
Il absorbe la lumière bleue et violette, et peut, selon la manière dont il est préparé, aller du jaune à l’orange. La nuance plus profonde du « rouge de cadmium » est produite en remplaçant du sulfure par du sélénium. Le sulfure de mercure, qui se trouve naturellement dans le cinabre, est aussi un semi-conducteur de couleur rouge. Une version synthétique correspond au célèbre vermillon. Le risque du vermillon est que les ions qui le constituent quittent leur place initiale, formant un mélange appelé métacinabre. Celui-ci absorbe la lumière rouge aussi bien que le bleu et le vert, et ainsi apparaît noir, ce qui est catastrophique si cela se produit sur la toile.
Dans des métaux purs comme le fer, le cuivre, l’argent et l’or, quelques électrons sont intrinsèquement mobiles; c’est pourquoi ces métaux sont de bons conducteurs. L’interaction de ces électrons mobiles avec la lumière crée un chatoiement métallique réfléchissant. La lumière n’est pas absorbée mais reflétée sans beaucoup de dispersion, produisant un effet semblable à celui d’un miroir. Mais des métaux comme le cuivre et l’or absorbent, en fait, quelques rayons (bleutés] de courtes longueurs d’onde qui les frappent et qui ainsi prennent une teinte rougeâtre. Pour les artistes médiévaux, ceci alliait la feuille d’or pur aux pigments rouges.
La couleur organique
Alors que le quartz rose doit sa couleur aux impuretés du titane ou du manganèse, de tels métaux ne sont pas eux-mêmes de couleur rose. Les colorants des organismes vivants sont des composés organiques: de discrètes molécules contenant peut-être plusieurs douzaines d’atomes chacune, avec comme colonne vertébrale des liaisons d’atomes de carbone. Jusqu’au xixe siècle, presque toutes les teintures étaient des « produits naturels », c’est-à-dire des substances organiques provenant d’animaux ou de plantes. Servant aussi bien à la teinture textile, elles coloraient des encres et, fixés à des particules de poudre non organique et incolore, constituaient les agents colorants de ce que l’on appelait des pigments de « laque ».
La pourpre « de Tyr », couleur impériale de Rome, provenait d’un coquillage. Le bleu indigo était l’extrait mousseux d’une herbe. Le rouge garance provenait d’une racine et la cochenille d’un insecte du même nom. Aujourd’hui, pratiquement toutes les couleurs sont des molécules organiques synthétiques, leurs squelettes de carbone étant fabriqués sur commande par l’industrie chimique. Alors qu’à peine une douzaine de colorants naturels étaient prouvés assez stables pour être utiles dans le monde antique et médiéval, notre société industrielle dispose de plus de 4 000 couleurs synthétiques.
La nature doit son verdoiement au pigment naturel le plus abondant: la chlorophylle, qui absorbe le rouge et le bleu des rayons du soleil et canalise l’énergie vers les processus chimiques de la cellule. Au cœur de la molécule de chlorophylle se trouve un ion magnésium qui change de niveau d’énergie sous les feux du soleil. La partie liaison oxygène de la molécule d’hémoglobine du sang a une architecture moléculaire semblable à celle du trou récoltant la lumière de la chlorophylle, excepté que le fer dans toute sa rougeur se substitue au magnésium. En outre, la même structure se présente, piquée d’un ion cuivre, dans la couleur synthétique bleue connue sous le nom de bleu monastral, qui nous est familier par sa présence sur les couvertures des vieux livres de l’éditeur anglais Pélican. Les mots de John Donne ne reflètent plus notre état d’ignorance: Pourquoi les roses sont-elles rouges et les jonquilles jaunes est une question du même ordre, quoique les réponses doivent évoquer différentes sortes de pigments. Les jaunes, oranges et rouges de nombreuses fleurs aussi bien que des carottes, des tomates et du maïs, sont produits par des molécules appelées caroténoïdes.
Des pigments végétaux appelés flavonoïdes sont responsables des bleus, des pourpres et des rouges. Les caroténoïdes se trouvent aussi chez quelques animaux; chez le homard, ces pigments sont presque noirs; l’ébullition les dégrade en rouge, comme Samuel Butler en témoigne dans sa satire hudibras: L’absorption de la lumière par des pigments organiques n’est pas fondamentalement différente de celle par des minéraux non organiques: cela entraîne un réarrangement des électrons. Souvent cela prend place dans des nuages d’électrons souples répandus le long de la colonne vertébrale de carbone. C’est le cas, par exemple, des colorants à base d’aniline dont la synthèse a été réalisée au milieu du xixe siècle, où les électrons sont distribués en nuages en forme de beignet autour des « anneaux de benzène » constitués de six atomes de carbone.
Les matériaux médiums
Que la couleur soit une chose trompeuse est une leçon apprise dès l’enfance. Les galets qui brillaient si richement quand on les a ramassés dans une flaque sur le bord de mer deviennent des pierres grisâtres sans intérêt lorsque, de retour à la maison, on les sort secs du sac. Ce changement est dû au fait que la lumière est affectée par son passage d’un milieu transmetteur — l’air — à un autre, comme l’eau. La lumière va plus lentement dans l’eau que dans l’air, c’est pourquoi les rayons de lumière se courbent lorsqu’ils passent dans un bassin limpide, nous trompant sur sa profondeur.
Cette différence de vitesse, caractérisée par une mesure appelée l’indice de réfraction du matériau, détermine l’intensité de diffusion de la lumière : plus important est le changement de l’indice de réfraction, plus importante est la diffusion. Ainsi, la lumière passant de l’air à la roche sur la surface d’un galet sec subit un plus grand ’’ changement d’indice de réfraction que la lumière passant de l’eau à la roche quand le galet est mouillé, si bien qu’une plus grande partie de cette lumière est diffusée plutôt que réfléchie directement vers notre œil. C’est ce qui fait paraître le galet sec plus pâle et crayeux que le galet mouillé.
Le même effet peut fâcheusement détruire la promesse de brillance de certains pigments: éclatant en poudre sèche, ils peuvent devenir noirs ou à moitié transparents une fois mélangés avec un agent liant comme l’huile de lin. Cette perte d’éclat lorsqu’un pigment rencontre le milieu liquide d’une peinture consternait Yves Klein et le conduisit à sa quête d’un nouveau liant qui respecte la vibrillance des pigments bruts. Avant le xve siècle, les principaux liants étaient l’eau — pour les fresques —, la gomme ou le blanc d’œuf — pour les enluminures — et le jaune d’œuf pour la peinture a tempera sur panneau. Lorsque des artistes commencèrent à se servir d’huiles, qui ont un très important indice de réfraction, ils trouvèrent que certains de leurs pigments préférés n’étaient plus si beaux. L’ultramarine est plus noir, le vermillon moins opaque, le blanc de craie est presque transparent. D’autres changements constituèrent une amélioration. Dans des huiles, des couleurs translucides comme les rouges laqués deviennent non seulement plus transparents mais plus chauds, et donnent d’excellents résultats quand elles sont utilisées, étalées en fine couche, pour glacer d’autres couleurs.
Ainsi, la couleur d’une peinture ne dépend pas seulement de la couleur des pigments mais aussi du liant liquide, ainsi que des propriétés de réflexion et d’absorption de la surface sur laquelle elle est appliquée, de sa texture, de la finesse et de la taille des particules elles-mêmes, sans oublier les effets du vieillissement, que nous aborderons au chapitre 11. C’est pourquoi, quoique je m’intéresse principalement aux substances qui ont été déterrées, synthétisées, pulvérisées et purifiées pour fournir des couleurs aux peintres, je ne peux passer en revue le sujet de la fabrication de la couleur sans aussi, à l’occasion, considérer la technique de la peinture comme un tout incluant le liant.
Les rouages de la lumière
Nous pouvons peut-être pardonner à Newton quelque imprécision sur la manière dont nous voyons les couleurs, étant donné ses découvertes dans le mécanisme les produisant. Mais son détracteur Goethe avait raison de souligner que la couleur ne concerne pas la lumière seule. Il y a aussi la manière dont nous la percevons, et c’est l’affaire la plus délicate de toutes.
Par exemple, la couleur dépend des circonstances dans lesquelles nous la regardons. Il y a du sens à considérer les feuilles comme possédant une sorte de « verdeur » latente, en ce qu’elles contiennent un composé [la chlorophylle] qui absorbe le rouge et le bleu de la lumière blanche. Mais, bien sûr, les feuilles vertes ne sont pas « vertes » en toutes circonstances, par exemple sous la lumière des étoiles ou vues à travers un filtre rouge. La couleur est fonction de l’éclairage.
Cela peut sembler assez évident; mais il serait parfaitement fallacieux de regarder, comme les anciens Grecs, la couleur comme une propriété intrinsèque, ne requérant la lumière que pour l’activer, à la manière de l’électricité activant une ampoule. La confusion apparaît bien dans les propos d’Aristote sur les relations entre couleur et lumière:Il affirme, en d’autres mots, que la couleur est une propriété qui fait briller les choses. Pour Descartes et Newton, la couleur était assimilée à la lumière elle-même, et non pas à l’objet illuminé. Les expériences newtoniennes sur le prisme montraient que la lumière apparemment sans couleur contenait pourtant de la couleur.
C’est seulement dans les deux derniers siècles que l’on a réellement évalué dans quelle mesure la couleur elle-même, contrairement aux caractéristiques mesurables des matériaux comme l’absorption de la lumière, était un phénomène contingent. Les nombreux tours que notre système visuel nous joue, lorsque les couleurs sont présentées dans des contextes différents, en témoignent.
Quiconque a passé ses premières années à mélanger des peintures, avec cet attachant et enfantin mélange d’instinct et d’empirisme, est étonné de découvrir pour la première fois que mélanger les lumières rouge et verte ne produit pas de la lumière marron mais jaune. Un peu plus de connaissance et de réflexion rend l’énigme plus profonde. La lumière jaune a une longueur d’onde d’environ 580 nanomètres [un nanomètre est le millionième d’un millimètre], alors que les longueurs d’onde des lumières rouge et verte sont habituellement de 620 et 520 nanomètres. Est-ce que ces deux dernières à ce moment-là vont se combiner d’une manière ou d’une autre, pour créer une radiation électromagnétique d’une longueur d’onde différente? Pas du tout. La « jauneté » n’est pas intrinsèque au signal lumineux, mais apparaît dans notre perception de celui-ci. Newton avait évidemment raison: les rayons n’ont pas à être colorés de jaune pour nous faire connaître cette teinte.
Mais nous avons appris que le jaune était une couleur primaire qui ne peut être obtenue par l’alliance d’autres couleurs. Alors nous sommes- nous fourvoyés? Combien de couleurs basiques, après tout, suffiront pour lier toutes les autres et quelles sont-elles? La question des couleurs primaires « irréductibles » a longtemps préoccupé les théoriciens de la couleur, à la fois dans l’art et dans les sciences, et cela étaye un paysage entièrement conceptuel et sémantique de la couleur. Les expériences de Newton sur la lumière semblaient rendre, si c’était possible, cette question moins claire que jamais.
Cartographie de l’espace de la couleur
L’idée que les couleurs, comme les substances chimiques, aient des composants élémentaires permettant de les analyser, remonte à l’Antiquité. Pour les Grecs, il y avait dans l’espace de la couleur seulement deux vastes royaumes primaires, qui ne correspondaient pas exactement aux « couleurs » mais au lumineux et au sombre. Le bleu était du noir avec l’ajout d’un peu de lumière, le rouge était constitué de clair et de sombre en quantités égales et ainsi de suite.
Ce n’est qu’au xvnesiècle que les trois primaires modernes — le rouge, le jaune et le bleu — furent établies. En 1601, un professeur de médecine italien nommé Guido Antonio Scarmiglioni proposa qu’il y ait cinq couleurs « simples », dont toutes les autres seraient composées: blanc jaune, bleu, rouge et noir. En 1664, Robert Boyle, le chimiste qui est habituellement crédité de la conception moderne de l’élément chimique, reprit à son compte ce « quintet » avec plus d’autorité, affirmant « qu’avec ces cinq-là, le peintre habile pouvait produire n’importe quelle sorte de couleur qu’il lui plairait, beaucoup plus nombreuses qu’il n’existe de noms pour les nommer ».
Mais comment relier celles-ci aux couleurs « irréductibles » de l’arc-en-ciel de Newton? La lumière blanche du soleil n’est à l’évidence pas seulement composée des trois primaires, mais contient aussi du vert, de l’orange et, si nous reconnaissons l’arbitraire des deux subdivisions finales de Newton, la lumière pourpre. Toutefois, ces trois couleurs sont des secondaires, chacune pouvant être obtenues par mélange de deux primaires par le peintre. Dans l’arc-en-ciel, le vert se trouve soigneusement placé entre le jaune et le bleu, et l’orange entre le jaune et le rouge. Mais le pourpre, alliance de rouge et de bleu, se trouve [sous l’apparence du violet), au-delà du bleu, à l’extrémité opposée du rouge. L’invitation évidente est d’unifier le spectre dans une boucle: un disque chromatique (planche 3). Dans son Optique [1704], c’est justement ce qu’a fait Newton, unissant le rouge et le violet à travers une couleur n’appartenant pas « aux couleurs prismatiques, mais un pourpre penchant vers le rouge et le violet ».
En termes de physique, le cercle chromatique est une figure totalement artificielle puisque la lumière, qu’elle dénote, monte en fréquence, du rouge au violet, avant de sauter dans une discontinuité en arrière vers le rouge. Mais le cercle organise l’espace des couleurs en un modèle agréablement symétrique dans lequel primaires et secondaires alternent avec leurs relations de mélange clairement définies. Ce n’est, cependant, pas tout à fait la manière dont Newton voyait les choses : il n’accordait pas une importance particulière aux teintes que nous regardons aujourd’hui comme primaires, et son cercle était une figure à sept rayons d’intervalles inégaux (fig. 3], Les théoriciens de la couleur qui suivirent eurent tendance à insister sur la symétrie (fig. 4).
Même s’il n’y avait pas un accord total sur le nombre de subdivisions, le cercle chromatique devint iconique dans les théories des couleurs du xixe siècle et du début du xxe; peu d’artistes ignoraient cette représentation emblématique du territoire dont ils s’occupaient. Un des cercles les plus impressionnants fut celui publié par le théoricien et chimiste français, Michel-Eugène Chevreul, dans son ouvrage Des couleurs et de leurs applications aux arts industriels (1864], Là, les gradations douces d’une couleur à la suivante (planche 3] portaient la technologie contemporaine de l’impression en couleur à ses limites, et l’imprimeur M. Digeon obtint une récompense de la Société française d’Encouragement pour l’industrie nationale. C’était du bon travail : le cercle original paraît encore stupéfiant aujourd’hui.
Le cercle chromatique fournit un principe d’organisation pour les artistes mais ne permet pas de résoudre les contradictions apparentes entre les couleurs primaires constituées de mélanges de pigments et celles à base d’alliances de lumières. Dans le premier cas, le jaune est primaire et le vert secondaire; dans le suivant, c’est l’inverse. De plus, les peintures rouge, jaune et bleue donnent du noir [ou proche] en se mélangeant, alors que Newton soutenait que le mélange de l’ensemble des couleurs de l’arc-en-ciel donne du blanc. Goethe et ses acolytes furent prompts à mesurer cette apparente inconséquence de la théorie de Newton. N’importe quel idiot peut voir qu’aucun mélange de pigments ne donnera un blanc pur, et même très loin de là.
James Clerk Maxwell dissipa la confusion, tout au moins parmi les scientifiques, en montrant en 1855 que trois sortes de lumières colorées suffisaient à produire presque n’importe quelle couleur: le rouge-orange, le bleu-violet et le vert; ce trio étant habituellement dénoté simplement comme du rouge, du bleu et du vert. Mélanger la lumière, explique Maxwell, n’est pas pareil que de mélanger des pigments. En mêlant des rayons lumineux de différentes longueurs d’onde, on synthétise la couleur par l’addition de différents composants, qui ensemble stimulent la rétine et créent une sensation de couleur particulière. Cela s’appelle un mélange additif. Au lieu de se servir de rayons lumineux, on peut réaliser un mélange additif en alternant rapidement les couleurs séparées dans le champ visuel.
Les expériences initiales de Maxwell, assisté par le théoricien et architecte d’intérieur écossais D.R. Hay, employaient des disques tournants avec les trois couleurs primaires additives. Les disques étaient faits de segments s’entrecroisant et se chevauchant que Maxwell combinait pour varier les proportions jusqu’à ce qu’ils s’allient dans un gris argent achromatique. En 1860, Maxwell inventa un instrument lui permettant de synthétiser une large gamme de couleurs directement à partir de la lumière par la fusion des rayons de trois longueurs d’onde différentes — « rouge », « bleu » et « vert » — dans des proportions variables.
D’un autre côté, un mélange de pigments soustrait des longueurs d’onde de la lumière blanche. C’est-à-dire que les pigments ne sont pas en eux-mêmes les sources de la lumière provoquant une sensation de couleur, mais un moyen qui agit sur une source de lumière séparée. Un pigment rouge soustrait les rayons bleus et verts, et la plupart des jaunes ; seule la lumière rouge est réfléchie. Un pigment jaune capte les rouges, les bleus et la plupart des verts. Ainsi, un mélange de rouge et de jaune renvoie seulement ces rayons dans l’étroite gamme où l’absorption des deux matériaux n’est pas trop forte, dans la partie orange du spectre. Chaque fois qu’un pigment est ajouté à un mélange, un autre gros morceau du spectre est soustrait de la lumière réfléchie. En conséquence, la couleur devient plus terne et sombre. Chaque fois qu’un rayon de lumière est ajouté à un mélange, d’un autre côté plus de photons sont injectés dans le rayon obtenu, et le faisceau de lumières combinées devient plus brillant. Donc faire des couleurs en mélangeant des pigments s’appelle mélange soustractif.
Le mélange soustractif pénalise inévitablement la luminosité des pigments, parce qu’une plus grande partie de la lumière est absorbée par le mélange. Par exemple, la plupart des pigments rouges et des pigments jaunes absorbent inévitablement un peu de la lumière orange. Ainsi l’orange qui résulte de leur mélange n’est pas vraiment brillant, une partie de la lumière orange s’étant perdue à partir de la lumière blanche qui illumine l’image. À l’opposé, un pigment véritablement orange n’absorbe virtuellement aucune lumière dans la partie orange du spectre et ainsi ne souffre pas de ce défaut. C’est pourquoi un pigment véritablement orange peut être plus brillant qu’un mélange de rouge et de jaune. Au xixe siècle, le technicien de la couleur George Field expliqua cela dans son ouvrage Chromatography [1869], faisant allusion en même temps aux hasards chimiques des mélanges [la possibilité que les pigments puissent réagir avec un autre : Ainsi, l’ancien tabou sur le mélange étaient toujours puissants au xixesiècle ; jusqu’à cette époque, les artistes n’avaient pas à leur disposition un bon pigment orange pur, ni d’ailleurs violet.
Couleurs exigeantes
Le disque à six bandes de couleurs capte un autre aspect des relations entre couleurs qui est d’une importance vitale pour l’artiste. Chaque primaire se situe en opposition à la secondaire composée des deux autres primaires: rouge contre vert, bleu contre orange, jaune contre violet. On pourrait dire que chacune de ces paires contient, du point de vue de la couleur, tout ce que l’autre n’a pas. Elles sont complémentaires l’une de l’autre comme l’impression négative et positive d’une image photographique [l’analogie est en fait tout à fait exacte].
Goethe reconnaissait que les couleurs violentes ont tendance à donner une sensation de leur couleur complémentaire dans la surface environnante, comme un halo contrasté. Le même effet apparaît dans I’ « image persistante » qui se produit quand on fixe une couleur pendant un long moment et puis que l’on regarde ailleurs. Goethe raconte comment, dans une auberge éclairée par le soleil couchant, il vit l’image persistante d’une jeune fille à la peau veloutée dans une robe rouge, comme une silhouette sombre enrobée dans un beau vert de mer. Il appela ces oppositions couleurs « exigeantes » (called for), chacune semblant réclamer son complément.
L’observation n’était pas totalement originale: parmi ceux qui avaient déjà remarqué le phénomène de l’image persistante au xvme siècle, on trouve Buffon, le théoricien de la couleur Moses Harris, et les scientifiques Joseph Priestley et Benjamin Thomson [le comte Bumford}. Mais Goethe se rendait compte que cette sensation de complémentaires est produite par le système visuel, et n’a rien à voir avec la lumière atteignant l’œil à ce moment-là. « Chaque couleur prononcée fait violence à l’œil et le force à résister », suggère-t-il, plus ou moins correctement. C’est pour la même raison physiologique qu’une couleur semble plus vive à côté de sa complémentaire: les deux couleurs se mettent en valeur l’une l’autre, et génèrent une sorte de vibration à leur interface. L’idée devait devenir centrale pour la réflexion de tout artiste du xixe siècle intéressé par la couleur, et particulièrement pour les impressionnistes.
Que certaines combinaisons de couleurs fonctionnent bien n’était pas vraiment une découverte de Goethe. De telles idées avaient communément cours au moins au xve siècle, et l’œil aiguisé de Léonard lui a permis d’anticiper l’appariement goethéen des complémentaires: « De différentes couleurs également parfaites apparaîtra plus excellente celle vue à côté de son contraire direct […] le bleu près du jaune, le vert près du rouge: parce que chaque couleur est vue plus distinctement lorsqu’elle est opposée à son contraire plus qu’à n’importe quelle autre couleur proche d’elle. »
L’objectif de l’esprit
Le mélange additif de rouge et de vert au jaune, et la vibration que les pigments rouges et verts acquièrent l’un à côté de l’autre dépendent de la façon dont la sensation de couleur se produit dans l’œil. Comme Goethe le suggérait à juste titre, une compréhension pleinement scientifique de la couleur nécessite une dimension autant biologique que physique : « La science de la couleur doit être regardée essentiellement comme un savoir intellectuel. »
Newton suppose à travers son Opticks que la lumière a une nature corpusculaire: cela était en harmonie avec sa vision de l’univers comme un système de corps se heurtant et obéissant aux lois du mouvement. Mais le physicien et astronome hollandais Christian Huyghens soutint, en 1678, que la lumière se composait non de particules mais d’ondes, se propageant à travers un éther partout présent. Au début du xixe siècle, le scientifique anglais Thomas Young avança d’irréfutables preuves en faveur de la théorie de Huyghens. À la fin, Newton et Huyghens, grâce à la capacité de la physique des quanta à tolérer deux interprétations à la fois, eurent tous deux raison.
L’intérêt de Young allait au-delà de la physique jusqu’à la médecine; en 1801, il fit une synthèse des deux et proposa une théorie de la vision de la couleur. Il assurait que la rétine — la partie de l’œil que la lumière stimule — contient des capteurs lumineux qui répondent aux rayons par des vibrations en résonance. Ces vibrations créent un signal qui est envoyé de la rétine au cerveau par le nerf optique. Mais Young estimait absurde de supposer que la gradation infinie de couleurs à travers le spectre visible ait un nombre correspondant infini de résonateurs à chaque point de la rétine. Notant que les trois couleurs alors considérées comme primaires, le rouge, le jaune et le bleu, pouvaient être mélangées pour produire presque n’importe quelle couleur, il proposait que seulement trois récepteurs soient suffisants pour rendre l’œil capable de percevoir une gamme entière de couleurs: « Chaque filament sensible du nerf optique peut consister en trois portions, une par couleur principale. » Il imaginait que l’aveuglement à la couleur provenait de l’absence de l’une des trois séries de récepteurs de couleur dans l’œil.
La théorie de Young fut améliorée par le physicien et physiologiste allemand Hermann von Helmholtz, qui fournit des preuves indirectes de l’existence des trois récepteurs de couleur. Les études de Maxwell sur les mélanges additifs de lumière dans les années 1860 fournirent un argument solide à la proposition que la rétine pouvait développer une vision complète de la couleur avec des récepteurs répondant juste aux trois primaires (quoique les primaires additives : rouge, bleu et vert]. Mais la confirmation expérimentale de l’idée mit un siècle supplémentaire à se produire.
Les entités de l’œil sensibles à la lumière, les résonateurs de Young, se présentent en deux classes visibles au microscope à cause de leurs formes différentes. Elles se situent dans la rétine à l’extrémité de millions de filaments provenant du nerf optique, et elles sont soit en forme de bâtonnet, soit en forme de cônes (fig. 5], Il existe 120 millions de bâtonnets et 5 millions de cônes dans chaque rétine humaine. La plupart des cônes se trouvent dans un creux de la rétine appelée la fovea centralis, qui se situe au point focal du cristallin. Ce petit creux est dépourvu de bâtonnets qui, dans toutes les autres parties de la rétine dépassent en nombre les cônes.
Bâtonnets et cônes stimulent des signaux nerveux quand ils sont frappés par la lumière. Les bâtonnets absorbent la lumière sur le spectre visible entier, mais le font ainsi le plus fortement [c’est-à-dire que la possibilité de la lumière d’être absorbée est la plus grande] pour la lumière bleu-vert. L’absorption de la lumière par un cône déclenche une réponse neurale identique, indépendante de la longueur d’onde. Ainsi, les cônes ne font pas de différence entre les couleurs, mais seulement entre la lumière et l’obscurité. Ils sont extrêmement sensibles, et ce sont les principaux récepteurs de la lumière pour des luminosités très faibles comme celle des étoiles. C’est pourquoi il est difficile d’identifier des couleurs dans de telles conditions. Comme la réaction est plus grande pour la lumière bleu- vert, les objets qui renvoient ces longueurs d’onde [telles que des feuilles], apparaissent plus brillants que des objets rouges la nuit.
□ans la lumière brillante du soleil, les cônes sensibles à la lumière transmettent le signal visuel au cerveau. Dans ces conditions, les cellules en bâtonnets sont « blanchies », saturées de lumière et incapables d’absorber des photons. C’est seulement lorsque la lumière brillante est coupée que les bâtonnets peuvent se détendre et revenir à leur état initial, prêts à absorber des photons et à déclencher des impulsions nerveuses. Ce relâchement prend plusieurs minutes, c’est pourquoi nous acquérons graduellement une vision nocturne après avoir quitté un bâtiment fortement éclairé. Si nous sommes dehors au crépuscule, la vision nocturne s’installe progressivement pendant que les derniers rayons du soleil disparaissent. La sensibilité différente à la couleur des bâtonnets et des cônes résulte d’un changement dans l’intensité perçue des objets bleus/verts par rapport au rouge, alors que le crépuscule se fait plus profond. Cet effet fut clairement identifié en 1825 par le physiologiste de Bohême J.E. Purkinje, quoique des artistes aient déjà noté ce phénomène auparavant.
L’hypothèse de Young sur la vision de la couleur fut vérifiée par l’expérience dans les années 1960 où l’on mesura les propriétés d’absorption des seuls cônes, cela confirma qu’ils se regroupaient en trois classes ayant des sensibilités différentes aux couleurs. Les cônes de la lumière bleue sont les moins sensibles, c’est pourquoi le bleu totalement saturé semble relativement noir. L’arrivée historiquement tardive du bleu comme une véritable couleur, par opposition à une sorte de noir, est donc due à des raisons biologiques.
La sensibilité globale de l’œil aux couleurs du spectre est la somme des réponses des trois types de cônes: elle monte régulièrement du rouge au jaune et tombe régulièrement du jaune au violet. Ainsi, le jaune est perçu comme la couleur la plus brillante. La bande jaune d’un arc-en-ciel se détache non parce qu’elle est plus intense (ce n’est pas parce qu’il y a plus de photons jaunes que d’autres], mais parce que les photons jaunes génèrent les réactions les plus importantes dans l’œil.
Curieusement, dans de nombreuses cultures, le jaune est considéré comme la couleur la moins attractive, et ses associations métaphoriques et symboliques sont souvent dépréciatives. C’est traditionnellement la teinte de la trahison et de la couardise, et les concepteurs de vêtements admettent que c’est une couleur terriblement difficile à vendre. Le jaune est populaire en Chine (c’est la couleur de l’empereur, huang); mais en Occident, il était préférable de l’appeler « or ».
Chaque couleur « vue » est construite dans le système visuel à partir des stimuli des trois types de cellules à cônes. La lumière rouge excite principalement les cônes « rouges ». Mais un mélange de rayons rouges et verts peut stimuler les cônes rouges et verts dans la même proportion que le fait la lumière jaune pure, et ainsi les sensations de couleurs sont identiques. Si la lumière bleue vient s’ajouter, nous voyons du blanc.
Les cellules à bâtonnets et à cônes sont parsemées de plusieurs milliers de récepteurs de lumière individuels appelés photopigments. Chacun d’eux est une molécule d’une seule protéine, enfoncée dans les plis entassés des membranes cellulaires. Tous les photopigments contiennent une unité moléculaire absorbant la lumière, appelée rétinal, qui a un nuage zigzagant parsemé d’électrons très semblables à ceux des pigments caroténoïdes des plantes. Le rétinal agit comme une sorte de commutateur. Là, nous nous tenons, disons, devant les sculptures bleues d’Yves Klein, qui nous inondent d’une lumière bleue réfléchie. Un photopigment sensible au bleu absorbe un photon de lumière bleue et, en réponse, son élément rétinien change de forme de l’entortillé au rectiligne. Cela permet aux photopigments de mettre en train une séquence d’événements moléculaires entraînant une modification des impulsions électriques du nerf auquel la cellule à cône est reliée. Une certaine région du cortex visuel du cerveau s’active et nous enregistrons « bleu ». Ce que nous en faisons ensuite est l’affaire de chacun.
Mesurer la couleur
Le disque chromatique a beaucoup évolué depuis Newton. Son incarnation moderne la plus populaire est moins plaisante à l’œil, mais comporte beaucoup plus d’informations: un diagramme de la couleur dessiné par la Commission internationale de l’Éclairage [CIE] (planche 4), pesamment appelé la « courbe de chromaticité CIE ». Les longueurs d’onde pures du spectre de Newton s’étendent sur la périphérie en forme de langue, pendant qu’à l’intérieur, se trouve le résultat des différents mélanges additifs de ces rayons. Toute couleur située sur une ligne reliant deux points sur le bord peut être mélangée à partir de ces couleurs spectrales. Si la ligne passe à travers la région blanche du centre, les deux couleurs périphériques peuvent être mélangées pour donner le blanc. Donc la lumière blanche peut s’obtenir à partir du bleu et du jaune seulement [comme sur les écrans des télévisions monochromes], et pas à partir du rouge et du vert.
Le caractère artificiel de l’union du rouge et du violet dans la roue des couleurs est souligné par la base aplatie de la langue, le long de laquelle les couleurs, comme Newton l’avouait, ne se trouvent pas, même dans le plus fin détissage des torons de l’arc-en-ciel. Cependant, dans toute sa splendeur, le diagramme CIE ne nous montre pas toutes les couleurs. Dû est le marron ? Et le rose ? Il existe évidemment beaucoup plus de couleurs que le mandala du disque chromatique ne peut en accueillir.
La caractéristique déterminante d’un matériau coloré n’est pas de savoir si sa teinte se situe plus prés du royaume du rouge que du bleu ou de n’importe quelle autre, mais ce qu’est sa composition spectrale totale: la manière dont II absorbe et réfléchit la lumière à travers le continuum du spectre visible. Une signature plus judicieuse de la couleur est donc une ligne ondulée qui trace la variation en intensité de la lumière réfléchie lorsque la longueur d’onde varie. La signature du blanc « pur » [quoique pas celui de la lumière solaire] est une ligne droite : toutes les longueurs d’onde sont réfléchies totalement.
Le noir produit le même signal, mais à zéro plutôt qu’à pleine intensité : chaque longueur d’onde est annulée. Qu’en est-il du gris? Mélange de blanc et de noir, le gris est parfois classé comme une oxymorique « couleur achromatique »; nous pourrions dire que le gris n’a pas de « couleur » en tant que telle, mais qu’il est plus qu’un Intermédiaire entre la lumière et le noir. Le gris est ce que nous percevons lorsque toutes les longueurs d’onde sont absorbées partiellement, néanmoins plus ou moins également, à partir de la lumière blanche. C’est, si l’on veut, de la lumière blanche d’une faible ampleur.
Le marron pose une autre difficulté. Il se situe à la frontière entre une couleur réelle et une couleur achromatique, c’est une couleur « sale », apparentée au gris. Le marron est en fait une sorte de gris ayant des préjugés pour le jaune ou l’orange. Une surface marron absorbe toutes les longueurs d’onde jusqu’à un certain point, mais le jaune orangé un peu moins que les autres. Pour le dire autrement, le marron est un jaune ou un orange de faible éclat: la sensation produite lorsqu’une lumière de basse intensité de ces longueurs d’onde frappe notre œil. C’est une curiosité physiologique et linguistique alors que nous pourrions toujours qualifier les bleus, les verts et les rouges de basse intensité comme des bleus, des verts et des rouges, nous ressentons la nécessité d’un nouveau terme de couleur fondamentale [dans le sens de Berlin et Kay] pour le jaune de basse intensité.
Le marron et le gris ne sont pas représentés sur le diagramme CIE parce que celui-ci ne montre pas les couleurs produites par des variation s d’intensité. Faire cela requiert un stock entier de diagrammes CIE, avec le centre blanc devenant progressivement plus gris. Comme le fait aussi la partie orange/jaune du diagramme qui devient progressivement marron.
Cela illustre le fait que l’espace de la couleur, le genre de choses que l’on volt dans les catalogues commerciaux de peintures, est tridimensionnel. Le diagramme CIE permet de voir juste deux des trois paramètres de couleur, deux « dimensions » peintes sur un espace plat. Un des paramètres est la teinte, c’est-à-dire ce que nous signifions habituellement par l’expression familière de « couleur ». À strictement parler, la teinte est a longueur d’onde dominante dans la couleur, et c’est ce qui nous permet de caractériser une couleur comme fondamentalement rouge, verte ou autre. Dans ce sens, la teinte marron est jaune ou orange, alors que le gris est sans teinte [pas de longueur d’onde dominante] et ainsi, peut être considéré comme achromatique. Dans le diagramme CIE, la teinte varie autour du périmètre de la « langue ». Les pourpres le long de la base en pente, entre le violet au coin le plus bas à gauche et le rouge au plus bas à droite. Le diagramme fait bien sentir la bizarrerie de l’anglais et de plusieurs autres langues européennes, où il n’y aucun terme de couleur généralement accepté pour la teinte entre le jaune et le vert, ou pour celle entre le vert et le bleu, même si elles occupent des parties appréciables du périmètre.
Le second paramètre de couleur sur le diagramme CIE est la saturation, quelquefois appelée la pureté ou — ce qui peut prêter à confusion — l’intensité. Ce paramètre-ci fait référence aux proportions dans lesquelles le blanc [ou le noir ou le gris] est mélangé avec une teinte pure. En général, la saturation d’une couleur varie sur une ligne allant de la teinte « pure », sur la périphérie du diagramme, au point de blanc pur au centre. Il faut noter, incidemment, combien la surface de blanc est importante: il y a une gamme entière de blancs. Dans le schéma CIE, le véritable blanc est défini comme blanc « d’égale énergie », le blanc obtenu à partir d’un mélange égal des trois primaires qui se trouvent aux extrémités: la lumière rouge d’une longueur d’onde de 770 nanomètres en bas à droite, la violette de 380 nanomètres au coin en bas à gauche et la lumière verte de 520 nanomètres au point le plus élevé de la courbe supérieure. La lumière du soleil se trouve légèrement du côté jaune du vrai blanc.
La brillance, le troisième paramètre de la couleur, est absent du diagramme CEI. Elle peut être grossièrement considérée comme l’ombre du gris que la couleur produit dans une photographie noir et blanc. Au début du xixesiècle, les théoriciens de la couleur commençaient déjà à comprendre que le disque chromatique plat donnait seulement une image partielle de l’espace de la couleur, une simple tranche du paysage. Quelques théoriciens étendirent leurs disques pour inclure des couleurs tertiaires, obtenues en mélangeant les trois primaires dans des proportions différentes [fig. 4b], Le peintre et théoricien des couleurs allemand Philipp Otto Runge alla plus loin, présentant une sphère des couleurs dans son ouvrage Farben-Kugel [La Sphère des couleurs, 1810] qui, en gros, tenait compte des variations de brillance des couleurs du spectre de Newton. Les couleurs primaires et secondaires totalement saturées sont situées aux alentours de l’équateur de la sphère-globe. Du côté d’un pôle la couleur devient progressivement plus lumineuse; de l’autre côté, plus noire. Ainsi, un pôle est blanc pur, l’autre totalement noir.
Cependant, même cette volonté ne suffira pas, car cela ne s’adapte pas correctement à des variations indépendantes en saturation et en brillance: le gris n’apparaît nulle part sur la sphère. Sa surface est encore à deux dimensions, alors que l’espace réel de la couleur est à trois dimensions. Au début du XXe siècle, l’artiste et professeur américain Albert Munsell fit l’une des premières tentatives pour codifier cet espace dans sa totalité. Munsell espérait que son schéma lui permettrait de classifier les couleurs perçues dans la nature, de manière à ce qu’il puisse les reproduire sur toile avec précision dans son atelier. Sa première gamme de couleurs fut publiée en 1905, et élargie en 1915 dans son Atlas of the Munsell Color System (planche 5). Le schéma complet de Munsell est quelque chose comme un graphe CIE à trois dimensions, sauf que le profil ressemble plus à une araignée polychrome qu’à une langue.
Comme dans la carte CIE, la teinte change le long du périmètre, tandis que la saturation varie le long des lignes radiales vers le blanc central. La brillance varie dans la direction verticale, comme dans nos tas hypothétiques de graphes CIE, de sorte que le point central aille du noir pur au blanc pur en passant par le gris. Munsell mit à nouveau son schéma de notation des couleurs à jour en 1929, divisant l’espace des couleurs en blocs discrets qui étaient destinés à évoluer dans n’importe quelle direction, par degrés de perception égaux. Des tests psychologiques soigneux furent effectués par l’Optical Society of America pour essayer de confirmer que l’espace des couleurs de Munsell était aussi « régulier » que possible.
La gamme des couleurs de Munsell, sous la forme de fiches ou de pastilles de plastique de couleur, a été abondamment utilisée par les psychologues et les anthropologues faisant des recherches sur la perception de la couleur. Mais sa valeur dans cette arène demeure limitée par sa tentative d’imposer une quantification scientifique à des concepts de couleurs qui, inévitablement, supportent le poids d’une masse d’éléments culturels. John Gage raconte comment des anthropologues danois qui arrivèrent en 1971 dans une île polynésienne, avec l’intention d’utiliser leurs tests Munsell sur les autochtones, s’entendirent répondre : « Nous ne parlons pas beaucoup de couleurs ici. » Le sociologue Marshal Sahllns a exprimé très nettement ce fait en 1976 : « Une théorie sémiotique des uni- versaux de la couleur doit prendre pour « signification » exactement ce que les couleurs signifient en fait dans les sociétés humaines. Elles ne signifient pas les pastilles de Munsell. »
De même, la couleur ne signifie pas l’arc-en-ciel de Newton ni (comme le suggère l’Oxford English Dictionnary] une tendance du matériau à l’absorption de la lumière, ni une sensation produite par la stimulation du nerf optique. C’est tout cela à la fois mais, pour des artistes, ces choses sont pure abstraction. Les peintres ont besoin de la couleur pour s’exprimer dans la substance, ils ont besoin de pouvoir l’acquérir et d’en salir leur blouse de travail. C’est la question de base, et je ne voudrais pas que l’on trouve tout cela obscur [même si ça l’a parfois été] au milieu de ces disques, sphères et graphes multicolores. Les peintres ont besoin de peinture. La couleur est leur moyen d’expression et de communication mais, pour rendre leurs rêves visibles, ils ont besoin de matériaux. Voyons maintenant comment ils les obtiennent.
Vidéo : Pincer les cordes de l’arc-en-ciel : physique et chimique de la couleur
Vidéo démonstrative pour tout savoir sur : Pincer les cordes de l’arc-en-ciel : physique et chimique de la couleur
