世间万物，五光十色，五彩缤纷。 人类对色彩的认知，与人类自身的发展一样漫长。人类有意识地运用色彩，可能始于旧石器时代晚期的岩画或洞穴壁画。2018年在南部非洲洞穴中发现的红色岩画（约73000年前），是目前世界上最早的岩画；2021年在印尼苏拉威西岛洞穴中发现的野猪岩画（约45000年前），被认为是世界上最古老的具象艺术。 尽管人类运用色彩已有几万年的历史，但科学意义的色彩学研究，直到19世纪才开始。色彩学是研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。它以光学为基础，并涉及物理学、生理学、心理学、美学与艺术理论等多门学科。
人类对色彩的认知，与人类自身的发展一样漫长。人类有意识地运用色彩，可能始于旧石器时代晚期的岩画或洞穴壁画。2018年在南部非洲洞穴中发现的红色岩画（约73000年前），是目前世界上最早的岩画；2021年在印尼苏拉威西岛洞穴中发现的野猪岩画（约45000年前），被认为是世界上最古老的具象艺术。
尽管人类运用色彩已有几万年的历史，但科学意义的色彩学研究，直到19世纪才开始。色彩学是研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。它以光学为基础，并涉及物理学、生理学、心理学、美学与艺术理论等多门学科。
所有的物象都涉及到形、色、质三个基本要素，因此，色彩早已与人类社会融于一体，应用到人类生活的方方面面（当然也包括桥梁），成为丰富社会百态和表达人类情感的重要手段之一。
本文在引入色彩基本概念的基础上，初步梳理桥梁工程领域色彩应用的发展概况，并结合桥例，讨论一下桥梁用色的基本原则。
在讨论桥梁色彩之前，有必要简单介绍一些与色彩有关的基本概念。
什么是可见光？光是一种电磁波，它包括γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线及无线电波等。不同的电磁波具有不同的波长、频率和强度。人类肉眼可以感受到的可见光是电磁波谱中极窄的一部分，介于红外线和紫外线之间，其波长范围内大致为400～700nm（图1）。
什么是色彩？色彩就是物体反射光线到人眼内产生的视觉感知或印象。自然界中绝大多数的物体为非发光体，只有当物体接受到光照并反射到人眼内，我们才能看到一个五彩斑斓的世界。因此，光和色是并存的，没有光就没有色。
图1 电磁光谱与可见光
大
家都熟知雨后彩虹。
当阳光照射
到空
中的小水滴，光线被折射及反射，就在天空上形成拱形的彩虹光谱（图1）。
彩虹光谱的颜色排布，从外至内（或从上到下）分别为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫（最初牛顿借助三棱镜进行分解太阳光的色散实验，提出的是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）。
事实上，可见光谱中的颜色是连续渐变的，远不止上述约定俗成的7种。
什么原因导致物体呈现不同的颜色？一般而言，这与物体对光的吸收、反射、散射等有关，也与光源、发光强度等有关。
任何物体对光线都有吸收和反射，当物体选择性吸收和反射光线时，人眼就会看到不同颜色（图2）。以太阳光（也叫白光）为例，在阳光照射下，物体呈红色是因为物体较多地反射了红光部分（同时也较多地吸收了红光的互补光即青光部分），物体呈绿色是因为物体较多地反射了绿光部分，依此类推。物体呈白色是因为物体对不同波段的可见光全部反射而没有吸收，物体呈黑色的原因则完全相反。当物体对不同波段的可见光等量吸收和反射，物体就呈现灰色。
图2 光的吸收与反射
可见光谱中只包含由单一波长的光产生的颜色。但事实上，我们看到的大多数光是许多不同波长的光的混合物。人眼仍然把那种光解读为一种特定的颜色，比如天蓝色、亮粉色、珊瑚红等。这些颜色不是彩虹光谱的一部分。
所有的色彩，可分为有彩色和无彩色两大类。有彩色是由单一波长的光或不同波长的光的混合而形成的色彩，而无彩色是指黑色、白色以及不同比例的黑白混合得到的灰色。从物理学的角度看，黑白灰不包括在可见光谱之中，故不能称之为色彩；但在视觉生理学、心理学上说，它们有着完整的色彩性质，所以包括在色彩体系中。
通常采用色相、纯度、明度来描述有彩色的属性（图3），无彩色只有明度这一属性，没有色相与纯度。三个属性之间相对独立又互相关联、互相制约，共同形成色彩的面貌。也有采用色相、饱和度、亮度（简称HSL）或者色相、饱和度、彩度（简称HSV）等来描述色彩属性的。
顾名思义，色相就是指色彩的“相貌”；不同的颜色，就用不同的名称来区分。纯度用来表现色彩的鲜浊程度，可用百分比描述（100%表示纯色，0%表示颜色为纯灰色，中间值表示颜色中混合灰色的程度）。明度用来描述色彩的明暗程度，也可用百分比表示（100%表示颜色变成白色，0%表示颜色变成黑色，中间值表示颜色中混合黑色或白色的程度）。
图3 色彩三属性
“原色”是指不能通过其他颜色的混合调配而得出的“基本色”。“三原色”是指用于混合出所有其他颜色的三种基本颜色。在色彩学中，存在两种“三原色”，分别是“加色三原色”（也叫色光三原色）和“减色三原色”（也叫色料三原色）。
加色三原色是指红色、绿色和蓝色，简称“RGB三原色”。加色三原色适用于电子显示设备，如电视、显示器、手机、投影仪等，这些产品都是通过主动发光来呈现颜色的。减色三原色是指青色、品红色和黄色，简称“CMY三原色”。减色三原色适用于轻工行业，如印刷、打印、涂装等，它们都是通过吸收光线来呈现颜色的。需要注意的是，为完善色彩，减色三原色还需要添加黑色（用K表示）。因此，会将黑色作为CMY中的第四种颜色，即“CMYK色彩模式”。
图4 三原色
在绘画中，传统上把红、黄、蓝视为三原色，即美术三原色（RYB三原色）。
指将典型颜色以圆环来表示。一个基本色环通常包括12种不同的颜色（也可生成包括24色、36色、48色的色环）。例如，采用美术三原色，将三原色两两相混可得到橙、绿、紫三种间色，再将这六种颜色中两相邻的颜色等量相混，就得到红橙、黄橙、黄绿、蓝绿、蓝紫和红紫6种三次色，由此形成十二色色环（图5a）。同理，按照RGB三原色或CMY三原色，可形成对应的十二色色环（图5b）。
图5 十二色色环
可通过色环表述不同颜色之间的关系。在色相环中，以任一种颜色当基色，通过角度或距离，采用同类色、类似色、邻近色、中差色、对比色、互补色来表现其他颜色与基色之间的对比关系（图6a）。例如，以RYB色环中的黄色为基色，无论逆时针还是顺时针方向，角度大致在15°内的颜色，可视为黄色的同类色；类似地，角度大致在30°的颜色就称为黄色的类似色，大致在60°的颜色就称为邻近色，在90°的颜色就称为中差色，在120°的颜色就称为对比色，在180°的颜色就称为互补色。另外，按颜色的冷暖特性可把色环分为两半（图6b），可视一半为暖色（由红、橙、棕、黄色构成），另一半为冷色（由绿、青、蓝、紫色构成）。冷暖色是使人产生不同温度感觉的各种色彩。
图6 RYB色环中的颜色关系
指对色彩的组织方式，借此得到色彩的固定模拟和数字表示。不同的色彩模式有不同的属性描述、数学表达式及几何色彩空间。对RGB色彩模式，设想把红色R、蓝色B、绿色G置于笛卡尔坐标系中X、Y和Z轴上，各个轴的取值范围为0～1；将原点（0,0,0）和（1,1,1）分别作为黑色和白色，两者的连线作为灰度线；由此，任一种RGB颜色就可表示为这个立方体上的一个三维坐标，所有颜色的集合就形成了一个RGB色彩空间（图7a）。
每种颜色通常由3个变量表示。变量的数值大小，可采用百分比、浮点（0.0～1.0）、十进位、十六进位（即HEX格式）等表示。对RGB色彩空间，最常用的是字节实现方法，简单而言，就是设定256个级别的白灰黑深浅变化，255个级别的红绿蓝（以及它们的等量混合）的变化，在计算机显示器上实现2563（约1677万）种不同颜色（图7b）。顺便提及，CMYK模式可提供的选择略多于100万色。
图7 RGB色彩空间的几何表达和计算机数值表示
在实际应用中，通常采用色卡（一种印有色彩信息、用来表示不同颜色的卡片）来选择和匹配颜色。为便于肉眼区别，色卡的色数是十分有限的。例如，国际通用的标准色卡潘通/彩通（PANTONE）列有2000余色，油漆选色中常用的德国RAL-K7色卡列有215色（RAL是欧洲采用的经典颜色系统）；中国建筑色卡国家标准列有1026色，适用于油性涂料的国标色卡（GSB05-1426-2001）列有83色。需要提及，色卡的颜色与计算机上显示的同一颜色，是存在色差的。
物体色是指不发光物体在自然光或人造光照射下呈现出的色彩，也叫表面色。其中，阳光下物体的颜色（如混凝土呈灰色），叫做固有色。
光源色是指太阳和人造光源发出的不同光色。有色的人造光源通常包括钠灯光（偏黄色）、白炽灯光（偏黄色）、荧光灯光（偏蓝色）、LED灯光（灯光颜色可调）等。
黑白灰色的物体称为消色物体，其余有色彩的物体称为有色物体。当有色光照射消色物体时，物体颜色与光源色相同；两种以上有色光同时照射消色物体时，物体颜色呈加色法效应，例如，红光和绿光同时照射白色物体，则该物体呈黄色（参考图5b）。当有色光照射有色物体时，物体的颜色呈减色法效应，如黄色物体在品红光照射下会呈现红色（参考图5b）。采用与有色物体同色系的有色光照明，可使物体色变得更加亮丽。例如，超市摊位上方安装的LED生鲜灯，通过调整灯光颜色可让肉品看起来更加新鲜，蔬果更加艳丽。
色彩对人类心理的影响是客观存在的，它涉及对色彩的审美和心理反应，并影响艺术、时尚、商业，甚至人的身体和情感。实际上，对色彩感受、色彩偏好、色彩象征等的解释受到年代、地域、意识形态、文化甚至观察者个人特质的影响，难有完全一致的认识。
通常根据色调来感受色彩。色调是指色彩外观的基本“特点”。这些特点主要包括：（1）冷暖感：暖色往往给人炽热、兴奋、热情、温和的感觉，冷色往往给人镇静、凉爽、开阔，通透的感觉；（2）轻重感：高明度具有轻感，低明度具有重感；白色最轻，黑色最重；（3）软硬胀缩感：“轻”的色彩给人以软且膨胀的感觉，“重”的色彩给人以硬且收缩的感觉；（4）强弱感：高纯度色有强感，低纯度色有弱感；有彩色系比无彩色系有强感（以红色为最强）；（5）远近感：在同一距离上观察，暖色感觉更近一些，冷色感觉远一些；（6）视觉冲击感：饱和度、明度越高，视觉冲击力越强烈。
在各种文化语境中，纷繁的色彩被人们赋予了不同的正面或负面的心理内涵。图8列出了笔者整理的不同色彩的正面心理内涵。
图8 色彩的正面心理内涵
古代中国的色彩体系基于“阴阳五行”学说，以正色、间色来区分色彩。
正色相当于原色。将白、青、黑、赤、黄作为原色，并与金、木、水、火、土对应，构成五色体系；其中赤是介于绛（比赤色更深的红色）与朱（最纯正的红色）之间的红色。再按照五行相生的关系（图9中的圆环），五正色两两组合，形成了灰、綦、緅（音zōu）、縓（音quán）、缃（音xiāng）五间色；其中綦为苍青色，緅为青赤色，縓为赤黄色，缃为淡黄色。又按照五行相克（图9中的五角星），形成红、碧、绿、骝黄、紫五间色；其中红为浅红色，碧为淡青色，骝黄为褐黄色。间色之间再来组合，就可产生出更多的颜色。五色体系衍生出了所有的中国传统色彩，目前整理的中国传统色谱超过500色。
图9 中国传统色彩构成示意
在不同的文化语境中，色彩可能有着不一样的名称。中国传统色彩的名称与自然界有密切关系，蕴藏着深厚的历史和文化积淀，注重色彩的意象表达，如玄色、朱砂、月白、秋香、青莲、鹅黄、藕荷等。通过色彩分析，可以按RGB或CMYK或HEX格式给出中国传统颜色的色值。
是从什么时候开始，人们给桥梁涂上具备防护及装饰性功能的色彩？
对古代木桥而言，这应该与天然漆以及传统的“油漆”（非化工类油漆）的普及相关。我国使用漆器漆艺的历史悠久，考古发现了距今7000～8000年的漆具，春秋战国时就出现了采用熟桐油制成的“油漆”。但何时将油漆用于木桥，还一时难有定论。可以确定的是，近几百年甚至上千年前建造的木桥曾采用油漆防腐，这是可以找到佐证的。
苏州吴江的垂虹桥（俗称长桥，桥中设垂虹亭），始建于北宋庆历八年（公元1048），先为木梁桥，后来在元代改为石拱桥。宋人王琪的诗作《垂虹亭》中曰：“红桥跨浪二千尺，桥上危亭在水心”。在宋代《长桥卧波图》团扇绘画中（图10），显见木构朱漆的景象。在扬州瘦西湖上，曾有始建于明崇祯年间的一座木梁桥，因配有红色栏杆而得名“红桥”。清代诗人王士祯曾写诗赞曰：“红桥飞跨水当中，一字阑干九曲红”。今天，在我国浙南闽北山区的木廊桥（大多始建于明清两代），也习惯在廊板上涂刷栗色或深红色的油漆（图11）。
图10 宋《长桥卧波图》团扇（佚名）
图11 泰顺泗溪“姐妹桥”中的北涧桥（始建于1674年）
石材不需要涂刷维护，古代石桥的色彩大概只能利用材料的固有颜色了。意大利维罗纳的老城堡桥建成于1356年，1945年毁于二战，1951年按原样重建。桥的拱上部分采用红砖砌筑，拱圈和桥墩的一部分采用了白色大理石（图12），两者色彩对比强烈。始建于1750年的颐和园西堤上的玉带桥和东堤南端的绣漪桥（两桥外观十分相近，容易混淆），桥身选用青白石，桥栏则选用汉白玉。这两座石拱桥不仅用材合理（青白石的硬度、单轴抗压强度和弹性模量等均优于汉白玉），色彩搭配也浑然天成：桥身颜色青中泛白，显厚重沉稳之感；桥栏颜色洁白晶莹，呈轻盈飘逸之态（图13）。
图12 意大利维罗纳的老城堡桥
图13 北京颐和园玉带桥
采用金属材料造桥，需要油漆或涂料防腐。早期采用传统的以天然物质（如生漆、桐油、亚麻籽油等）为原料的油漆，后来逐步发展为以合成化工产品为原料的涂料产品。化工涂料一般由成膜物质、填料（颜填料）、溶剂、助剂等几部分组成，其中颜填料是涂料领域使用量最大的粉体材料，它可使涂料具有着色、遮盖、防腐、耐候、装饰等功能。颜填料中的一大类就是着色颜料，包括红丹、氧化铁红/黄/黑、钛白粉、氧化锌（白色）、锌钡黄、铅铬绿、钴蓝等。
现代桥梁的装饰性色彩，是伴随着金属桥梁的防腐而出现的。1779年英国建成世界上第一座铁拱桥，最新的研究和1780年威尔士画家威廉
? 威廉姆斯完成的画作（图14）表明，铁桥最初被漆成红棕色，而不是后来常见的灰蓝色。
图14 最早的英国铁桥绘画作品
2009年英国对伦敦塔桥进行重新粉刷时，对这座桥钢结构的早期配色方案进行了调研，发现1886年最初建造时，钢结构涂装的是一种迷人的绿-蓝混合色，而不是后来一直采用的深绿色和灰色。因此，他们决定恢复使用历史最悠久的色调（图15）。在RGB色彩模式中，取LRV（光反射率）为32，R为123，G为160，B为160。
图15 伦敦塔桥的钢结构油漆颜色
世界上著名的福斯铁路桥建成开通于1890年，是第一个在桥梁中大规模使用钢材而不是熟铁的桥梁。从2002年到2011年，对全桥进行了全面整修和重新粉刷。最后的一层面漆被称为“福斯桥红”（图16），是专门模仿1890年大桥首次开放时的红色氧化物颜色而调配的。这是一种类似于“锈红色”或“砖红色”的颜色，RGB信息不详。
图16 整修后的福斯铁路桥
1896年匈牙利建成的布达佩斯自由桥，是一座主跨175m的仿链式悬索桥的悬臂桁架梁桥，1945年被毁后照原样重建。桥的油漆色彩一直采用绿色（图17），以便取得与周围自然景观和城市色彩的和谐。实际上，匈牙利国旗中的绿色（RGB: 67, 111, 77），看上去与桥梁的颜色十分接近。
图17 布达佩斯自由桥
进入20世纪，重大桥梁的颜色选择日益受到重视。例如，对旧金山金门大桥的颜色，总工程师约瑟夫
? 施特劳斯建议采用炭黑和钢灰色（一种深紫灰色）的方案，海军部门为了最大限度地提高舰船和飞机的辨识度，提出了黄黑条纹的方案（图18左），而该项目的咨询建筑师欧文
? 莫罗建议采用“国际橙”（图18右）并被采纳。欧文
? 莫罗强调了结构颜色与周围自然景观协调的重要性，且橙色也可保持足够的颜色辨识度。如果当年不幸采用了美国海军的方案，那今天的金门大桥就会让人禁不住联想到大黄蜂或者金环蛇了。
图18 金门大桥的颜色方案对比
国际橙是橙色系中的一种颜色，在国际上广泛作为醒目标示之用。它类似于“安全橙”（RGB：255, 103, 0），但颜色更深，色调更偏红。在不同领域，国际橙的色调有所差异，如用于航空航天领域的国际橙（RGB：255，79，0）和用于军事及工程领域的国际橙（（RGB：186, 22, 12）。金门大桥的国际橙（RGB：192, 54, 44）是专门配制的，其色调暗于航空航天领域的国际橙，略浅于军事和工程领域的国际橙。
历史与文化因素，也会对桥梁颜色的选择产生影响。在美国匹茨堡的主城区附近的河流上，不少桥梁被漆成黄色（图19）。1927年，这座城市为新建的“三姐妹桥”（参见亚东桥话24：闲谈“姐妹桥”）的颜色选择举办了一场比赛，最后确定将桥梁漆成阿兹特克金（RGB：195，153，83）。这种颜色来源于古代阿兹特克人使用的黄金色调，但时间久了，油漆褪色，看上去就与黄色差不多。选择这种颜色的原因，有的说是取自于匹兹堡官方印章上的颜色，有的说是因为桥梁一侧的主城区叫做金三角，还有的说是可以象征该城当时引为自豪的钢铁工业（让人联想到钢水的颜色）。
图19 匹茨堡主城区的“黄桥”
在“三姐妹桥”被漆成黄色之后，该市的其他一些桥梁也被漆成相同的颜色，以展示匹兹堡桥梁的外观和身份。今天，黄色几乎成为匹兹堡桥梁的代名词，它已成为这座城市受人喜爱的象征。2015年，为重新涂装“三姐妹桥”的颜色选择进行了公众投票，结果将近85%的投票者不愿意把“三姐妹桥”粉刷成不同的颜色，而要求仍然保持黄色。
借助桥梁涂装的色彩，可美化环境，强化标识，把传统的以灰色基调为主的桥梁装扮成更具工业美学特征的品质结构，拉近人与桥梁的距离。进入21世纪，桥梁建设（尤其是人行景观桥）更加注重色彩的多元化和表现力，这样的实例不胜枚举。
1999年新加坡建成的阿卡夫人行桥，是桥梁运用色彩的一个极致实例。该桥采用帆船造型的钢管桁架梁结构，桥长55m。2004年，菲律宾国际知名视觉艺术家Pacita Abad采用55种不同颜色的油漆，在全桥钢管表面进行彩绘，将这座桥变成了一座“艺术桥”（图20）。
图20 新加坡阿卡夫“艺术桥”
德国的“乐高桥”，是另一个大胆用色的桥例。2011年，德国涂鸦和街头艺术家Martin Heuwold采用乐高积木常用的油漆色彩，把北莱茵-威斯特法伦州一条街上的一座混凝土跨线梁桥涂上了四种颜色。2020年，他改用七色的彩虹光谱，涂装了另一座旧的铁路梁桥（图21）。可见，即便看上去平淡无奇的桥梁，一旦有了色彩装饰，也会变得夺目。
图21 德国的“乐高桥”
（未完待续）
