斜塔错觉原理详解


  大家有没有觉得右边的斜塔比较斜?

斜塔错觉原理详解


  这是2007年世界视错觉大赛最佳视觉错觉冠军(leaning tower illusion)作品:只要把两张一模一样的斜塔照片放在一起,右边的斜塔看起来会比较斜。

  原因如下图:根据视觉经验,两平行线并然会在远端会合。而这个经验之所以会产生,是因为当事物离我们越远时,它在视网膜上的投影就会越小。

斜塔错觉原理详解

  画家们早就熟知这个道理,因此在画图时(如下图),就会加入“透视图法”或“远近画法”,让二维的图画看起来有三维空间感。

斜塔错觉原理详解

  为什么这个视觉上的经验会导致斜塔错觉呢?

  这是因为大脑已经把这个经验内化成一种“规则”了!

  由于大脑的重要功能之一,就是透过视网膜上的“二维影像”在心中快速建构出“三维空间感”。这个建构的过程必须越快越好!因为,人类在空间中快速穿梭能力是能否生存的关键。被狮子追着跑的时候,你若还在那边慢慢地建构三维空间,那很快就会game over了。

  有鉴于此,大脑就内建了一条自动且快速的基本假设:“两平行线并然会在远端会合。反之,两条在远端不会合的线必然不平行。”

  这可以说是一条运作快速且非常强大的基本假设。它可以帮助我们快速判断世界的三维结构。

  例如,当世界中真的有如下两条铁道长这样,那它们肯定是渐行渐远的两条不平行铁道。

斜塔错觉原理详解

  回到塔的例子,当世界中真的有两个平行的塔时,我们看到的会有如以下这张图。

斜塔错觉原理详解

  反之,如果真实世界中真的有长得下图中的塔,那这两个塔一定不平行,也就是说,其中的一个塔一定比较斜。

斜塔错觉原理详解


  所以说,这是大脑的bug。

  大脑很好心,帮我们做了一些假设推演,但是他犯了一个错误,就是没料到自己会演化出画画的技巧、没料到自己会演化出发明电脑然后修图的无耻技能。因此,当无聊的画家或科学家把两张一样的斜塔图摆在一起时,大脑中那条预设的规则依然会自动发作,误以为这是来自真实世界的两个塔,那么既然两塔在远端不会合,它们必然不平行。

  而且,这种假设的力量很强大,任你怎么透过意志力来矫正,也是惘然!

  问题一:为什么是右边的比较斜?

  严格说起来,并不是右边的塔比较斜,而是两个塔渐行渐远。你可以说右塔比左塔更往右斜,但你也可以说是左塔比右塔更往左斜。如果两塔图整个左右翻转,你就可以轻松看出这个道理:

斜塔错觉原理详解


  问题二:只有双塔会出现错觉吗?

  不是。任何在空间中有深度延伸的图片,只要两张摆在一起,都会出现同样的错觉(下面两条路看起来根本是要去不同的方向啊~~~):

斜塔错觉原理详解


  问题三:科学家是如何发现这个错觉的呢?

  2007年,加拿大McGill大学的金顿教授(Frederick Kingdom)在世界视错觉大赛中发表这项错觉时,台湾的谢伯让教授(2006年的前10名)就问他是么发现这个错觉的,他说这完全是无意间发现的。他的苦命研究生当时在测试人类辨识颜色的能力,于是就把两张完全相同、但颜色稍微修改过的图片放在一起。刚好,其中有一组图是双塔,于是这个错觉就诞生了。

  最后,帮科宅们补一些认真的结论:

  一、大脑会跟据演化和生活经验自动作出许多预设(建立假设、自动脑补)。那为什么要建立假设呢?以视觉为例,第一个原因,是因为大脑要求快速处理资讯,不能慢慢计算,所以要透过预先设立好的假设来帮忙。第二个原因,是因为大脑从感官所接收的资讯有限,例如视网膜上只有二维讯息,想要建构出三维空间感,就必须加入一些假设来填补不足的资讯。大部份的情况下,这些预设都能帮助我们建构出正确的世界原貌,但是在一些极端的状态下偶而会“出错”,于是我们就会出现“错觉”。

  二、这些错觉展现出“认知不可穿透性”(cognitive impenetrability),也就是“凭借意志也无法改变其结果”的意思。这个概念最早是由认知科学家柏里辛(Zenon Pylyshyn)所提出,他认为当某种认知能力够原始、够稳定、且已经被写入大脑硬体之中时,这种功能就具有“认知不可穿透性”,也就是不会受到信念等其他高阶认知能力的影响。

  哲学家佛德(Jerry Fodor)在谈到心灵模组(modularity of mind)时,也谈到类似的概念,他提出的名词是“资讯胶封”(information encapsulation):一个心智模组中的资讯是胶封的,无法被其他脑区中的资讯所影响。总而言之,就是任你怎么透过信念或意志力来矫正,也是徒劳无功。

  三、严格说起来,这个“斜塔错觉”并不算是一种错误,因为如果世界上真的看起来像图一那样的双塔,那其中一塔的确会是比较斜无误。

  四、即使大脑内建的预设会造成的错觉,但这也不代表大脑很烂或大家都是脑残。相反的,这显示出大脑一直努力不懈的在找寻世界中的规则、并且会在找到规则后帮我们建立捷思。捷思建立的越多,我们就能够腾出越多的脑力来面对其他更重要的不规则突发事物。

  所以,大家要好好感谢一下自己的大脑啊!

  参考资料:

  Kingdom,F.A.A.,Yoonessi,A.&Gheorghiu,E.(2007).The Leaning Tower illusion:a new illusion of perspective.Perception,36,475-477.

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