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艾宾浩斯错觉、缪勒莱耶错觉、黑林错觉、波根多夫错觉、Fraser螺旋错觉、佐尔拉错觉...
上传时间:2020-12-07 23:28点击:
眼睛是如何欺骗我们的?

人体80%以上的外界信息经由视觉获得。通过眼睛,我们可以看到大小、形状、明暗、颜色、动静。绝大多数时候,眼睛是我们的忠实伙伴,但是有时候也会“开小差”,其实“眼见”不一定为实!

Howtheeyesdeceiveus?

哪个黄色的圆更大?左or右?

 

“不同”的圆

   在上图中,乍一眼看过去,我们似乎觉得左边的黄色圆圈要比右边的黄色圆圈小,而实际上,二者是同样大小的。这是一种叫做艾宾浩斯错觉(Ebbinghausillusion)现象。由德国心理学家赫尔曼·艾宾浩斯首先发现。

   此外,艾宾浩斯不仅在错觉方面有着卓越的研究,还在记忆方面有着突出的成果。比如艾宾浩斯遗忘曲线,如雷贯耳!该曲线描述的是人记忆新知识时的遗忘规律。

    人们可根据这条遗忘规律曲线,在适当时刻强化记忆,就可以高效地进行学习!

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

 哪条线段更长?上or下?

“更长”的线段

    如果说艾宾浩斯错觉是对大小的误判,而人们对长度也可以存在类似的误判。历史上,这种线段长度上的错觉叫做缪勒莱耶错觉(Müller-Lyerillusion)。该现象由德国心理学家、社会学家弗兰西斯·卡尔·缪勒莱耶提出。

 

   在20世纪之交时,英国神经学家威廉·哈尔斯·里弗斯(WilliamHalseRivers)发现,生活在澳大利亚的穆雷岛的土著人,对该现象的感知似乎并不明显。

  里弗斯认为可能是因为相较于原住民,欧洲人生活在更多充满直线的空间环境里。

   为什么造成这种错觉呢?理查德·格雷戈里等科学家认为,可能与人感知空间角度有关。比如,我们在房间里,看见的是眼前一幕:

 

    哪条红线更长?

墙角宽度和桌子宽度长度,在我们现在这个平面上是相等的(即红色线段相等),但是3维视觉告诉我们,墙角宽度要明显长于桌子宽度。这是由于3维角度视觉上的差异所导致的。

 

   而往往与这种3维视觉显著相关的特性中,向外展开的线条(即红线段左右打开的部分)往往提示纵深较远(与我们的眼睛距离较远),而向内的线条则提示纵深较浅。

   所以,当两根相近的线段进行对比时,3维视觉上的特性会倾向告诉我们,那根远处的线段要更长!

 

 △蓝色线段长度变化了吗?

当然,除了这种解释,还有另外一种空间视觉上的解释:明亮度差别导致了长度上的错觉。比如下图中,蓝色线段和黑色线段长度是不变且相等的。当“小翅膀”向圆心靠拢,导致中间密度增强,导致信号量增强,而间隔部信号减弱,于是,人眼就认为这些线段在“变长”。

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

平行的直线,却在中间部看起来在弯曲

弯曲的“平行线”

   上方图像中,是不是看起来两条蓝色直线在中间部分是弯曲的?实际上,这两条直线是平行的。这种现象叫做黑林错觉(Heringillusion)。

   这是由德国生理学家和心理学家爱德华.黑林于1861年提出的一种方向错觉。

   为什么会这样呢?黑林认为这是因为人眼对角度的过分夸大效应。简单来讲,就是在相交越密集的部分,视觉角度改变越显著,进而给大脑错觉,认为该处的直线部分与其它部分存在角度,造成了“不平行”的错觉。

   当然,也有人认为这也是由于侧抑制引起的视觉错觉。而关于什么是侧抑制,文章后部分详细介绍。

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

 

 

 

 

    如果一条直线以某个角度消失于一个实体表面后,随即又出现于该实体的另一侧,看上去会有些“错位”。

 

“错位”的直线

   波根多夫错觉(Poggendorfillusion)也是一种视错觉。这与视神经细胞在感受光线刺激时,受到了旁边细胞的影响,而很难直接与本是同一条直线的部分进行联系,于是出现了“断层”。

 

“不平行的”平行线

    佐尔拉错觉(Zollnerillusion)则指的是一些平行线由于一些附加线段的影响而看成不平行的现象。这也被认为与侧抑制等相关。而关于侧抑制,文章后面内容会细讲。

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

像“螺旋”的圆圈

   Fraser螺旋错觉指的是黑白混合一圈圈的弧看起来是一个螺旋,其实它们是由一组同心圆构成。该现象由英国心理学家詹姆斯·费雷泽(SirJamesFraser)发现。它的原理和上述的佐尔拉错觉是类似的。也和视网膜上视觉细胞电信号上的侧抑制相关。

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

“运动”的错觉

   上图中,从远处不仔细看,我们会发现它是静止的。当我们走进,用眼睛盯住它的一部分,就隐约感觉到周围的部分在动,但是,定睛一看又发现它是静止的。总的看来,感觉像是在滚动。同理也可见于下图,只不过它是如海浪一般“波动”的!

 

 

Howtheeyesdeceiveus?

细胞信号侧抑制可能是最深层的原因

细胞信号侧抑制

   为了方便理解,我们现在做这样一个测试:我们将眼睛注视下面这张图,不用死死地盯住某一部分,整体的看过去,然后我们就会隐约看见在白条和白条重叠的“十字路口”处,似乎有一些黑点在闪动,但是当我们定睛盯住那个闪动的位置,又会发现那只是白色区域。

如果不是特别明显的话,下面这种图就更明显,白色的圆圈里似乎有黑点在闪动。

 

上述现象,其实叫做赫尔曼现象。和之前举例的错觉现象很多都有一个类似的最基础的原理:细胞电信号侧抑制。

当我们的眼睛看外界事物时,光在透过角膜、晶状体,会聚,最终照射在视网膜上。视网膜上的细胞,立刻感知到这种变化,引起细胞表面的钠离子内流,产生电信号。该信号最终会通过视神经传输出去,给大脑进行分析。

晶状体类似一个可调节焦距的凸透镜

 

    但是,视网膜上的细胞进行排列时,是一个挨着一个的,但是细胞们又共用一个细胞外液。当有的细胞在产生动作电位时,它势必会消耗掉数量可观的钠离子。而与它邻近的细胞,则没有足够的钠离子可以用,于是产生的电信号不得不受影响。

眼球像一部照相机,视网膜类似底片。

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    而所谓侧抑制,指的就是邻近细胞间的相互抑制。简单概括就是,当细胞某个部位产生了大电信号反应,它临近的部位就会因此而被抑制。

    如此就可以解释赫尔曼现象了:

    在白条与白条交界的部位,四边都亮白色的,但是白条其它的部分都只有两边是亮白色的。强烈的四边亮白色信号,消耗了足够的钠离子,使得白条与白条交界部位出现信号抑制,于是就看到了暗黑色。

    但是,因为这种抑制是暂时性的,在我们集中注意力,调集其它视网膜细胞去感知这部分时,这时一切又恢复正常。

而此前所列举的种种现象,就是在这种基础上,结合大脑对相关细胞的习惯性解释,于是就产生了各种各样的错觉。

小结

Howtheeyesdeceiveus?

   无论是艾宾浩斯错觉“大小不等的”圆圈,还是缪勒莱耶“长度不等的”线段,抑或佐尔拉的“不平行的”直线,事实再次告诉我们,“亲眼所见”可不一定可靠,不管是长度、时间、温度、速度等等物理量,科学“测量”是非常重要的。

八上《物理》课本第1节内容



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