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眼睛的奇闻趣“视”| 眼见不一定为实 精选

已有 6727 次阅读 2018-1-11 16:28 |个人分类:科学书摘|系统分类:博客资讯| 科学出版社, 李革, 科学, 眼睛

眼睛的奇闻趣“视”


眼睛是人类认识世界最重要的感觉器官之一,未见过的事物,我们总没法百分之百地相信它的存在。但眼见真的为实吗?



图1  黑点图


让我们一起凝视图1中的黑点,尽量不要眨眼,一段时间后,是否看到黑点周围的阴影在逐渐收缩呢?但毫无疑问,静止在纸上的图像是不可能发生变化和运动的。人类的感觉是各种生理活动和心理活动的集合,通过感觉器官获取的印象并不如我们想象的那般与现实严丝合缝。


刚才我们看到图书黑点周围的阴影缩小就是一种视幻觉,是我们的视觉感受与现实发生出入的一种现象。眼见并不一定为实,使人不禁有了一种被“欺骗”的感觉。


视觉欺骗,是指人在看某些特殊的图像时出现的视幻觉。在前文中,我们已经初步了解了动物世界千差万别的眼睛,以及每种眼睛所能捕捉到和反映出的完全不一样的世界。人类也拥有一双独特的眼睛,其独特的生理机能以及人的心理加工处理机制,有时就会让我们感受

到的景象与现实中的不一样,有一种被欺骗的感觉。产生视幻觉的原理十分复杂,有研究者把它分为以下几大类。



图2  发亮的灯泡


生理错觉


再来看看上面这幅图(图2)。


请全神贯注地盯着上面图中的那只灯泡30 秒钟以上,尽量不要眨眼,也不要移动目光。30 秒后马上将目光移至书页上的空白区域。神奇的现象发生了,你看到灯泡在发光了吗?


这是怎么回事?其实,这是一个经典的“视觉后像”实验。视觉后像的产生是因为视觉细胞对变化的刺激十分敏感。当眼睛从黑色部位移到白色空白处,原本注视黑色的那些视觉细胞对白色的反应就比其他细胞更为敏感,反应也更加强烈,使原来黑色区域变得比白色更白,让你觉得原来的灯泡亮起来了。


还有一种情况,也与视觉细胞的反应有关:当视觉细胞受到较强烈的光线刺激时,它的兴奋并不是随着刺激的终止立刻消失,而是要延续一个短暂的时间。这种现象叫作视觉残留。例如看电影时,本来胶片上是一张张静止的画面,在放映时,胶片以24 张/ 秒以上的速度快速播放,视觉的残留效应使我们误认为原本静止的画面是连续运动着的。这使我们不禁又想起了古希腊哲学家对运动与静止孰真孰幻的讨论。


早在数千年前,这些伟大的先哲们就认识到由感觉器官所获取的印象与客观现实世界并非完全重叠,故而知识的获取除了依赖感觉器官外,还得充分发挥人类的理性。理性与感性始终是相辅相成的,理性的进步发展也不断修正并影响着人类对感觉器官运作的认识,正如电影的发明者巧妙利用了视觉残留的知识,才给我们带来了这样如真似幻、精彩纷呈的视觉盛宴,让我们又多了一种认识人生、认识世界的方式。


再来看一个经典图例。你能数清楚下图有多少个跳动的黑点(图3)吗?你可能会永远数不清,因为这个图上根本就没有黑点,更不用说它还能不停地跳动。想一想前面讲的视觉后像,你能解释这种现象产生的原理吗?




图3  “跳动”的黑点


几何学错视


人眼看到的几何图像的长度、大小、方向、角度等和实际上客观测量所得的结果有明显的差别,这种情况称为几何学错视。几何学错视现象在生活中普遍存在,主要是因为不同的几何构造影响了人的视觉判断。


在你看来,图4(a)、(b)、(c)中的两条直线是一样长的吗?是的,每组中的两条直线都一样长。(d)中的4 条斜线是相互平行的,(e)中的两张图中心的圆其实是一样大的,而(f)中心处其实是一个标准的圆形哟!这些你看出来了吗?


图4  几何学错视


学过美术的读者知道,通过特定比例的透视图,我们可以在一个平面上呈现出一种立体感,这其实也是一个很好地利用几何学错视的例子,只是我们一般不把它称为错视,因为它的用途实在太广泛了,现代人的眼睛也已经习惯了这种透视处理。但你们知道吗?几何学意义上的透视法是在文艺复兴时期才产生的,试想在这之前的古人假若看到一张制作精良的透视图,会不会惊讶于它是如此立体、逼真呢?


认知错觉


经过生活的积累,每个人的脑中都会对一些事物产生一种固定的认识。比如树叶是绿色的,花儿是红色的,大海是蓝色的,沙漠是黄色的。但是世界是在不断变化着的,当外界的物质在一定范围内发生了改变时,我们大脑对这个物质的知觉映象在一定程度上却保持着它原来的状态,这种现象称为人的知觉恒常性。


例如,一个人从距离你10 米远的地方向你走过来,随着他离你越来越近,他的影像在你的眼睛视网膜上的图像也会越来越大,但在你的感知中,他的身材并不会随之变形。再有,当你身处一个车祸现场,鲜血从伤者伤口流出。这时,不管是在有强光的白天,还是在昏暗的夜晚,甚至有街边黄色、蓝色等其他颜色的灯光照射,你仍然感知鲜血是红色的,而这并不是血在你眼中的直接映像。所以,知觉恒常性主要是由于人在以往经验的作用下,在大脑中对眼睛看见的事物进行主观上加工后形成的。


请看一下下面这幅图,猛一看,是鸭头,再一看,是兔头!它到底是鸭头还是兔头主要与你看图时大脑对图形的兴奋点有关。所以,看问题的角度不同,得到的结果就会不同



图5  是鸭头还是兔头


还有很多情况是多种因素同时作用造成的视觉欺骗,使我们眼花缭乱。让我们再来看看下面这些有趣的图像吧!




图6  色彩的迷惑

(1)色彩的迷惑。请看图6,试一试往前后伸缩头,或左右挪挪头,是否看到一些跳动的四边形?是不是已经感到有些眼花缭乱了呢?但从常识上我们都知道,书上的平面图是不会动的。其实是这幅非常经典的视觉迷惑图上几种颜色与形状组合在一起后给人造成的错觉。“目不眩于五色之惑”,古时之人便已知道感官时常会犯错误,故时有类似警句,以提醒人们要懂得分辨,不可被“好色”之眼迷惑了心智。



图7  曲线幻觉1


(2)曲线幻觉。图7 中的线条都是弯曲的吗?不!实际上,每条竖线都是笔直且相互平行的。你若是不信,可用直尺量一量。




图8  曲线幻觉2


那么,图8 中的线条呢?它也是平行的,而且图中的每一个方格都是平行的。但由于黑白方格在排列上的规律性错位,使你从视觉上把两个方格相邻的那条边错误地夸大,而形成视觉欺骗。



图9  埃冰斯幻觉


(3)埃冰斯幻觉。这也是一个非常经典的视觉欺骗案例。图9中两组图形内部的圆大小一样吗?是不是(a)图中被几个较大的圆包围的圆看上去要比(b)图中被小圆点包围的圆更小一些呢?实际上,这两个圆的大小是完全相同的。所谓的差别,是通过比较产生的,有的差别真实存在,但有的只是因为我们用作对比的参照物不同罢了。如同一只猫在大象面前是非常渺小的,而在蚂蚁面前却是庞然大物,就是因为我们选取的参照物不同,才会导致看到同一只猫在大象面前要比在蚂蚁面前小很多。



图10  弗雷泽螺旋


(4)弗雷泽螺旋。图10 这幅被称为“错觉之王”的图是一位叫弗雷泽的英国心理学家绘制的,并于1908 年发布。这幅图会让观察者产生方向和角度的综合性错视。你看到图中的主线条是旋涡状的吧?但实际上它是一个个从小到大的同心圆。由于背景红、蓝曲线从中心旋转、发散出去,影响了我们对同心圆线条的分辨。




图11  是船帆还是云朵


(5)看看图11 中的船帆与云之间形成了什么?你看到了雄伟的大桥吗?艺术家利用渐变过渡的技法,让天际的白云一点点变成了海面上的白帆,又让远处的大桥逐渐消融进天空之蓝。人的眼睛既能纵观全局,又能捕捉细节,艺术家正是利用了人眼的这一特性,巧妙地绘制了这么一幅神奇的图画。



图12  是静还是动


(6)是静还是动的?仔细观察图12,有没有感觉到图案在旋转?




本文摘编自李革编著《眼睛的奥秘:看见自然的神奇与人类的智慧》第一章,内容有删减。文中图片来自《眼科学彩色图谱》和相关图片库,在此谨向绘图者、相关图片的作者及发布者表示感谢。




眼睛的奥秘:看见自然的神奇与人类的智慧

李 革 编著

责任编辑:张 莉  刘巧巧

北京:科学出版社  2017.09

ISBN 978-7-03-053565-8


眼睛是人们感知世界的窗口,被称为“心灵的窗户”。然而,眼睛却非常娇嫩,需要人们悉心呵护。《眼睛的奥秘:看见自然的神奇与人类的智慧》用形象的比喻、诙谐幽默的描述向读者传递眼睛的相关知识。首先,阐释了自然界中各种动物的奇特眼睛及真给人类带来的启迪,以唤起读者对眼睛的好奇和兴趣。其次,描述了人类眼睛鲜为人知的“奇闺趣视”,从科学的角度解释日常用眼过程中遇到的一些问题,进一步激发读者不断去探索眼睛的奥秘。再次,用深入浅出的方法,从专业角度介绍眼睛的结构、工作奥秘以及人类眼睛成长与衰老的过程。最后,介绍了眼睛常见疾病的陆治和相关营养及保健知识,希望在科学用眼方法的指导下,人人都拥有一双明亮而美丽的眼睛。


(本期责编:安静)



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2 强涛 陆玲

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