看眼睛是如何欺骗大脑的

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1、什么叫视错觉？视错觉就是当人或动物观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。我们日常生活中，所遇到的视错觉的例子有很多：上图A与B是同样大小的，下图中间的圆圈也是同样大的，但看到的却是一大一小，这是不真的事实。比如法国国旗红：白：兰三色的比例为35：33：37，而我们却感觉三种颜色面积相等。这是因为白色给人 以扩张的感觉，而兰色则有收缩的感觉。再比如把两个有盖的桶装上沙子，一个小桶装满了沙，另一个大桶装的沙和小桶的一样多。当人们不知道里面的沙子有多少时，大多数人拎起两个桶时都会说小桶重得多。他们之所以判断错误，是看见小桶较小，想来该轻一些，谁知一拎起来竟那么重，于是过高估计了

2、它的重量。这就是视错觉。视觉的形成图为人的视觉成像经过。当外界物体反射来的光线带着物体表面的信息经过角膜、房水，由瞳孔进入眼球内部，经聚焦在视网膜上形成物象（图一）。物象刺激了视网膜上的感光细胞，这些感光细胞产生的神经冲动，沿着视神经传入到大脑皮层的视觉中枢，即大脑皮层的枕叶部位，在这里把神经冲动转换成大脑中认识的景象（图二）。这些景象的生成已经经过了加工，是“角度感”、“形象感”、“立体感”等协同工作，并把图像根据摄入的信息在大脑虚拟空间中还原，还原等于把图像往外又投了出去（图三）。虚拟位置能大致与原实物位置对准，这才是我们所见到的景物（图四）。当我们看某个物体时，大脑究竟是如何工作的呢？

3、尽管我们现有的关于视觉系统的知识量很庞大，已经有了视觉心理学、视觉生理学和视觉分子及细胞生物学等学科，但对如何看东西我们确实还没有清楚的想法，对视觉过程仍然缺乏清晰、科学的了解。你可能对自己如何看东西有了一个粗略的想法。比如认为每只眼睛就像一部微型电视摄像机，把外界景象聚焦到眼后一个特殊的视网膜屏幕上，每个视网膜有无数的光感受器，对进入眼睛的光子进行响应。然后，把由双眼进入大脑的图象整合到一起，这样就可以看东西了。但实际上，这把如何看东西想得太简单了，甚至在许多情况下完全错了。为了研究“看”这个问题，我们必须了解看所涉及的任务及头脑内完成该任务的生物装置。动物需要视觉系统去寻觅食物、躲避天敌和

4、其他危险，交配、抚养后代等等也离不开视觉系统。进入眼睛的光子仅能告诉我们视野中某个部分的亮度和某些波长信息，但我们需要知道的是那里有什么东西，它正在做什么和可能去做什么。换句话说，我们需要看物体、物体的运动和它们的“含义”。但仅仅是这些还不够的，我们还必须做到“实时”，在这些信息过时之前，足够迅速地采取行动。所以，必须尽快地提取生动的信息。因此，眼和大脑必须分析进入眼睛的光信息，以便获得所有这些重要的信息。勒莱耶错觉看看带箭头的两条直线，猜猜看哪条更长？其实它们一样长。这就是有名的“缪勒莱耶错觉”，也叫箭形错觉。对于这种错觉有一种理论，叫神经抑制作用理论，它认为当两个轮廓彼此贴近时，视网膜上相

5、邻的神经团会相互抑制，结果轮廓发生了位移，产生错觉。这种理论与侧抑制相似。但我们认为，箭头起到了一定的透视作用，这种错觉应当从属于“大小恒常错觉”。 更有意思的是：如果将两条线错开，不让它们对齐，那么错觉效果会更明显。那是因为，在两条线错开的情况下，眼睛没有了参照和对比。深度错觉看看下边的图形，黑色表面是朝上还是朝下？你稍微注视这个图形，你将会感受到深度的倒转。这个图形也许是所有深度不明确的图形中最具代表性的，这种深度不明确的图形还有很多。这就是深度错觉。 为什么会这样？现实的立体物体，是以平面的形式反映在视网膜上。视觉系统强迫地将一个平面的图形在感知为一个立体的图形。然而，在视网膜上，不同的

6、立体物体可能会有相同的平面图像。这时，视觉系统就将平面图形感知为其中一个立体图形，但也可能会感知为另一个。同时，你的大脑在某个时间只能感觉到一种图像，而不可能同时感觉到两种图像。这一点跟“知觉模糊”类似。 视觉心理学家 Richard Gregory 指出：当你注视一个用金属丝做成立方体时，你很难自发产生深度知觉的翻转。这是因为你用两只眼睛看，能够产生两眼视差，利用两眼视差就可以产生比较准确的深度知觉，而不发生翻转。如果你闭上一只眼，那么你将失去深度的信息而产生知觉的翻转。背景错觉在图中，你看见了什么？是两个头，还是一个花瓶的轮廓？这个图形在视网膜上是固定不动的，但你对它的感觉却是在两种可能图

7、形中动摇。同时感觉到两种有意义的图形是很困难的！ 这是怎么回事？！花瓶/人脸图形是一个主体/背景可互换的两可图形。它既可以看成是白色背景上两张对视的黑脸，也可以理解为黑色背景上白色的花瓶。在这幅主体/背景可互换的图形里，线条有两种外形。轮廓的外形取决于线条被认为图画的哪一方面背景还是前景。视觉系统依据物体的轮廓来对其进行编码的。同时，视觉系统必须能够将物体从它的背景中区分出来。在大多数的情况下，这是非常容易的。但是在某些时候，当有伪装存在时，事情就变得困难了。观察者的知觉状态和个人偏好也会有所影响。对轮廓或是外形的偏好会导致对某一方面的加强。对于同一图形，一些人偏向于看做花瓶，一些人则更容易将

8、其看成是脸庞。这个两可图形非常重要，它表明了视觉并不是仅仅由视网膜上的图象决定的。大脑参与了这一过程。它对视觉信息的组织是非常关键的一环。花瓶/人脸两可错觉的起源1915年，丹麦心理学家Edgar Rubin使这一花瓶/人脸两可图形大扬其名，但追溯这一两可图形的家谱却远早于1915年。我们可以在18世纪法国的印刷品中找到例证，那些印刷品中的肖像画不仅描绘了通常自然状态下的花瓶，而且两个侧面像是不相同的，每个侧面像代表了一个特定的人。知觉模糊在这幅图中，你看见的是一个老妇人还是一个年轻的少女？她们都存在在于图中，但你不可能同时看见老妇人和少女。这是怎么回事？！大脑对同一静止图像赋予了不同的意义。

9、你对每一种图形的知觉总是保持稳定，直到你的注意力转移到了别的区域或轮廓上去。 当图中少女的脸部轮廓变成了老妇人的鼻梁的轮廓时，脸部的其它部分也就随之发生相应的改变。鼻梁之下的轮廓线就会被知觉为嘴巴，之下的轮廓线就会被知觉为下巴。这些局部的轮廓线的知觉彼此联系，组成了一个稳定的知觉形象。对整体和局部的知觉将相应的发生联系，最后对图形产生具有一定意义的知觉形象。视觉系统总是趋向于将类似的或相关的图形区域知觉为一个整体。在这两种图形（少女和老妇人）之间不会存在任何中间图形。呈现在视网膜上的影像并没有变化，但大脑高级神经中枢赋予图像不同的意义，图形的暧昧程度越高，意义越不稳定。这再一次说明大脑对图像有

10、一个加工过程。 图例的历史这张匿名的德国的旧明信片于（本页面上部）1888年发行，是目前发现的最早的此类图片。左边这张图片于1890年发表，它很明了地表现了它的联想线索“妻子与她的母亲”。这一图形后来被许多人改编过，其中包括两名著名的心理学家（R.W.Leeper 和 E.G.Boring）。1930年，他们在“心理旋转”概念中描述这一图形，并使之闻名世界。伪装错觉这图画的是什么？在看到这幅图时，开始人们说不出它是什么意思，但经过仔细的观察或给出提示后，把图形的细节组织起来，就会发现它是一条狗。这是怎么回事？！视觉系统始终是在关注一个物体，这种效果称之为知觉的整体性。伪装就是利用了这种整体性。

11、人类发达的颜色辨认能力也是原始人在绿叶中寻找彩色果实上进化而来的，这也是源于反伪装的作用。我们都是试图把图形从背景中分离出来，分离有一些规则：明暗、对比、线条等。当这些规则不起作用时，我们在分离图形和背景时就会出现困难。当你看这幅图时，你会极力试图寻找它的意义。开始会很困难，经过一阵努力或给出提示后，视觉系统就有了足够的线索认出它来。大脑在语言的刺激下，主动为图像加上一些明暗、对比、线条。第二个实验现在你已经看到这只狗了，你会发现再把这幅图理解成完全无意义的，简直是难于上青天！对于你，这幅图变得永远有意义了。这与那种双意义图形正好相对，双意义图形永远在两种意义之间变化，你不能决定那一种更有意义

12、。视网膜上的物象是不会改变的，但是你的大脑总是试图给图象找出一个合理的解释，直到找到某种有意义与之对应为止。这说明你的大脑对图象有一个主动加工的过程。Fraser螺旋错觉第一幅图就是Fraser螺旋。黑色的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。 这是怎么回事？背景上每一个带有方向性的小单元格使之产生螺旋上升的知觉。更重要的是，黑色内切的线条，它起到了引导的作用。 再看第二幅图，这种幻觉就不明显了。比较一下两者的黑色线条，看看有什么不同。第一幅图中，每一小段黑线是内切螺旋的，但整体却不是，许多小段的螺旋影响了大脑对整体的判断，产生了Fraser螺旋错觉。这种错觉在视网膜及视神经

13、细胞上的具体原理和成因尚在研究中。侧抑制看看左边的图，是不是觉得，左边的灰色方块要浅一点，亮一点？其实，两个灰色方块是完全一样的。不信？遮住周围的区域你再看看。这就是典型的侧抑制过程！这是怎么回事？！物理上，这两个灰色方块的明暗程度是一样的，但它们邻近的区域是不同的，被更亮的区域包围的方块显得暗些，而被暗一些的区域包围的方块显得亮些。生理学上的解释视网膜由许多小的光敏神经细胞组成。许多科学家都认为，激活单独一个细胞是不可能的，某个细胞的激活总会影响邻近的细胞。他们发现，刺激某个细胞得到较大反应时，再刺激它邻近细胞，反应会减弱。也就是说，周围的细胞抑制了它的反应。这种现象被称之为“侧抑制”，它发

14、生在视网膜上一种叫做侧细胞丛的结构上。魔术师都用这种对比效应来隐藏道具。比如，想隐藏黑色的支持物时，魔术师就在周围使用明亮的物体，金属物或白布等等，这样黑色背景下的道具显得更暗。Hermann栅格 看到交叉处的灰点了吗？仔细看看，它并不存在。这是一种更有意思的侧抑制现象。交叉处四周都是明亮的白条，而白条的周围只有两处黑色区域。所以，注视交叉处的视网膜区域比注视白条的区域受到更多的抑制，这样交叉处显得比其它区域暗一些。在交叉处就能看到灰点。 这种效果在视野周围更显著一些，因为侧抑制在更远的距离上发生作用。 不可能的三角形这个三角形任何一个角看起来都是合情合理的，但是当你从整体来看，你就会发现一个

15、自相矛盾的地方。 三角形的三条边两两垂直。但是，不知何故，它们组成了一个不可能的结构！我们很难设想它是怎么构成一个看似非常真实的三维物体的！ 这是怎么回事？！其实，造成“不可能图形”的并不是图形本身，而是你对图形的三维知觉系统，这一系统在你知觉图形的立体心理模型时强制作用。在把二维平面图形知觉为你三维立体心理图形时，执行这一过程的机制会极大地影响你的视觉系统。正是在这一强制执行的机制的影响下，你的视觉系统对图形中的每一个点都赋予了深度。换句话说，一幅图像的某些二维结构元素和你三维知觉解释系统的某些结构元素相对应。二维直线被解释成三维直线。二维的平面被解释为三维的平面。在透视图像中，锐角和钝角都

16、被解释为 90角。外面的线段被看作是外形轮廓的分界线。这一外形分界线在你定义整个心理图像的外形轮廓时起着及其重要的作用。这说明，在没有相反信息的影响下，你的视觉系统总是假定你从一个主要视角观看事物。三角形的每一个顶角都产生透视，三个90的角，而且，每条边的距离变化不同。把三个顶角合成一个整体，就产生了一个空间不可能图形。 不可能的三角形的现实模型在现实生活中，我们可以构造出这个不可能三角形的物理模型，但这个模型只能从某一个角度看才是不可能的。看一看左边的这个例子！其中，在镜子中显示的才是真实的结构！ 不可能的三叉戟在所有不可能图形中，最著名也是最有意思的当数“不可能的三叉戟”。图形的上半部分，

17、是两根方形的柱子。而图形的下半部分，是三根圆形的柱子。把这两部分分开看时，对于它们的形状就出现了不同的解释。把这两部分结合在一起时，上半部分的物体成分渐变成了下半部分的背景。图形也就违反了物体成分与背景间关系的基本特性。 这是怎么回事？！当你看这个图形时，你首先考虑的是它的轮廓或是等高线，你会去注意它的边界。由此你的视觉系统发生了混乱，因为图形的轮廓线间的关系是不明确的（被红线标出的）。同一条线，两种解释都符合。这种幻觉正是建立在这样的事实上：每两条线在一端形成一个圆柱，而每三条却在另一端形成矩形框的基础上的。这种不明确还违背了另一种基本特性，即在平面与曲面之间平面被扭动成曲面。两个突出的边缘

18、也可以解释成是三个直角面的边缘或者说是圆柱表面的无滑动边缘。 “不可能的三叉戟”的历史这幅图形是艺术家Norman Mingo在1965年三月的MAD杂志上摘录的。它还有另外的名称：“魔鬼的餐叉”、“三个U形棍”、“不可能的圆柱”等等。 没有人知道谁最先设计了这种图形，尽管它最开始是在1964年5月和7月同时出现在几个很流行的工程学，航空学和科幻小说类出版物上的。同年，D.H.Schuster在美国心理杂志发表了一篇文章，第一次提出了不可能图形在心理学界的重要性。早在五十年代中期，一位MIT工程师就率先提出了这一观点，只是当时没有能够得到证实。不可能的楼梯在这个楼梯中，哪一个是最高的台阶？最低

19、的呢？顺时针走的时候，会发生什么呢？逆时针，情况会怎么样呢？这个楼梯在概念上是不可能，但看上去却很真实。 这是怎么回事？！其实，只是看的角度特殊而已。实际上每一级台阶都有轻微的倾斜。 M.C. Escher 、 Lionel 和 Roger Penrose使这个不可能楼梯图形很有名，但是它是多年前瑞典的艺术家 Oscar Reutersvard 独立发现的。不过 Penroses 和 Escher并不知道他的发现。在20世纪60年代，斯坦福大学心理系家 Roger Shepard 制作了一个关于这个不可能楼梯的听觉版本。奇怪的房间房间中是一个巨人和一个小矮人吗？不！其实他们是一般大的，只是一个

20、近，一个远。在“大小恒常错觉”的解释中我们知道，图画的背景提供了深度的尺度。那么，错误的背景就会提供错误的尺度，使人产生错觉。疯狂的螺帽直钢棒是怎样神奇地穿过这两个看似成直角的螺帽孔的吗？两个螺帽实际是中空的，虽然看起来是凸面的，所以两个螺帽并不互相垂直。螺帽被下方光源照到（一般光线应来自上方），给人们判断真实三维形状提供了错误信息。美国魔术师里安德鲁斯创造了这个精彩的幻觉作品。此图属于深度错觉。那个女人是真实的还是拼图里的？两种情况都说得通，就看你怎么去看！此图属于“知觉模糊”。乱码中的秘密乱码？什么意思？退后两米看！此图属于“伪装错觉”。螺旋？同心圆？你看到了螺旋，还是同心圆？乍一看，图中

21、是一个螺旋，实际上它是同心圆。此图属于“Fraser螺旋错觉”。其实线是直的这些线条看上去是弯曲的，实际上线是直的。交错排列的格子让你产生错觉。此图属于咖啡墙错觉的变体。这中错觉的原理尚在研究中玛丽莲梦露注视图形中央30秒，然后闭上眼睛，再张开看天花板。看到什么了？看不清的话，眨几下眼睛。此图属于“视觉后像”。图中有几种颜色？实际上，只有3种：白、绿、红。其中一条红的，周围是绿色的格子，所以看上去红一些。此图属于侧抑制。不可能的盒子埃斯切尔的不可能的盒子：比利时艺术家马瑟黑梅克，从荷兰平面造型艺术家M.C.的一幅画中吸取灵感，创造了一个不可能存在的盒子的实物模型。诺布的不可能的架子中间到底是凹进去的，还是凸出来的？此图属于“不可能的三叉戟”。旋转这些圆都在旋转吗？其实它们都没有动。我们的眼睛在观察时，视觉系统为了防止视觉疲劳，眼球会以一定的频率快速移动。（详见填充错觉）因此，在这幅图中，我们就会产生错觉。当你使劲盯着某一点看时，这种错觉会消失或减弱。这是因为我们强制眼球的快速移动停止或减弱。此错觉的具体原理尚在研究中。Love爱，有时并不需要说出来！此图属于“伪装错觉”。