真問真答：靜脈血管為什麼是藍色的

物體的顏色首先取決於反射了什麼光。實驗表明，在皮下深度不到 0.2mm 時，可以看作血管直接在白光下，因而也能夠反映其真實顏色——紅色。比如我們的毛細血管，考慮到它們通常都極細，所以只要你能看到的，都在相當淺的皮下（如耳朵外緣），顏色自然就是紅的。

而藍色或者青綠色的血管則在皮下較深處。此時光需要穿透人體皮下組織這樣的半透明介質，其傳播就要複雜得多。其中最重要的，是會發生瑞利散射——藍光這樣的短波長光，穿透能力差，傳播過程中朝四面八方的散射比紅光這樣的長波光快得多。定性地說，越往深處，藍光被散射掉越多，到達血管的可見光就越偏紅。

模擬測量的反射率隨深度變化曲線，可見總體上長波段的反射率變化更大

研究人員使用的模擬實驗裝置

控制深度變數，血管越粗或者含氧量越低的血管（一般來說對應靜脈），這個現象也越明顯。一個可能的解釋是，超過一定深度，由於入射光中的短波穿透能力差，導致反射的短波光，主要由靠近人眼這一側的管壁反射而來，因而不會被血管吸收。而長波反射光則不同，它有相當一部分是由穿透血管而從另一側管壁反射回來的光構成，被血液吸收、散射掉的就很明顯了。

可是，紅光在反射光中比例雖有降低，也還是以它居多，在光學上不應該是人們所見的藍色或者青綠色。要理解其中緣由，還需考慮人類的色覺形成機制。

除了視網膜的三種視錐細胞，人類的色覺決定還涉及大腦視覺處理的各種神經機制。研究發現，預測人類血管顏色的演算法中，必須考慮一種叫色恆常（color constancy）的機制，才能得出符合感知的「青綠色」、「藍色」結果。

考慮色恆常後，演算法得出的結果：最右一欄可以看出，由深到淺，不同直徑的血管分別呈藍色、青綠色、紅色

顧名思義，「色恆常」是解決這樣一個問題：為什麼黃光照到白色物體，白光照到黃色物體——反射進入人眼的同為黃光，但正常人在這兩個情境下，依然能輕易分辨出前者為白色，後者為黃色。

圖中正對你這一面的橙色中心塊和上面的棕色中心塊，其實它們反射的光完全一樣，但你能清楚地分辨出兩者顏色不同

研究證實，大腦皮層中有專門的神經元（double-opponent cells）負責完成這項工作。它們判斷視野里存在的立體形狀和反射平面，進而從整體上「猜測」相應物體是在什麼照明條件下——比如陰影還是亮光，黃光還是白光。然後再從視野的每一個區域里去除掉這個照明條件，最終得出物體的真實顏色。所以，一個點的顏色不光是由自身的反射光決定，還要考慮它的相鄰區域。

色恆常是一個方便我們生存的有效系統，但它也有一個弱點：容易被極端的照明條件欺騙，形成錯覺。「藍血」正是因為血管與其相鄰區域在毫米以下的尺度上「嵌」在一起，它們彼此反射光組成的不同會對大腦的色恆常處理構成強烈的干擾。事實上，研究人員採用蒙特卡洛演算法來進行模擬實驗，就是為了應對皮下這種複雜的幾何關係。值得一提的是，如果把色恆常演算法中血管周圍組織、皮膚等的光學參數調至接近我們黃皮膚，就能夠得出血管會由藍色逐漸向青綠色變化的結果，這也符合經驗。

為了方便直觀理解，請看下面這個同樣與色恆常有關的錯覺:

圖中藍色的螺旋其實和綠色完全一樣。仔細觀察可以發現橫穿過「藍色」和綠色螺旋的細條顏色並不一樣，而且互相是以很小很密的鋸齒「咬合」在一起的，使得人腦的色恆常處理功能陷入混亂。

驗證這個解釋也很簡單：湊近一點，全神貫注只盯著藍色的部分看，就會發現它沒有那麼藍了。

2015 年初，曾火爆於推特、微博的一張白平衡不佳的裙子照片，讓不少死活認為它是白金色 的人產生了「存在的絕望」。同樣是色恆常出錯，只是它並非由顏色嵌合導致，而是極端的照明條件。

後來證實它確實是藍黑色，圖中標註了其不同部分的 RGB 值

具體說來，就是因為此時由於裙子的材質、整個環境的照明情況等等，使得相機的白平衡判斷正好處在是「明亮的黃光照射」還是「整個處在陰影下」的模稜兩可之處，而有些人的色恆常能力稍弱，就會認為是後者，從而導致顏色判斷錯誤。

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