视错觉为什么可以欺骗大脑


  日常生活中,大脑会持续借由人体的各种感知来认识世界。

  大脑得不断地接收庞大的资讯量,因此它经常会抄捷径,以简化所见所感,同时赋予这些资讯最可能的诠释。这么做有助于让大脑专注在重要的事情上,而非兼顾一切。大脑也相当擅长预测,因此能弥补在接收并处理感官所传来的讯号,与实际产生视觉或触觉之间的些微时间差。然而,抄捷径及预测也可能导致大脑受骗上当。

  数千年来,人类不断发现能欺骗心智的新方法,在石器时代岩洞壁画中所发现的视错觉绘画即为一例。

  古希腊哲学家亚里士多德曾表示:“我们虽能信赖感官知觉,但它们也极易受骗上当”

  ──这种产生错觉的状况即现今所称的“瀑布效应”(waterfalleffect)。亚里士多德发现,观看瀑布时,若将目光从流水移至静止的石头上,便会觉得石头好像往水流的反方向移动;此错觉现象称为“运动后效”(motionaftereffect),为大脑中负责侦测运动的特定神经元太过疲累所致。当视线从瀑布移至石头上时,其他神经元过度补偿了那些疲累不堪的神经元,因此造成了石头移动的错觉。


“瀑布效应”是当视线从瀑布移至石头上时,
其他神经元过度补偿那些疲累的神经元,
因此造成了石头移动的错觉。

  比起亚里士多德的时代,现今要研究大脑的错觉反应可简单多了。透过功能性磁振造影(fMRI),科学家得以分析人们看到特定景象或经历某些事件时的脑部处理过程,并研究大脑的即时反应。但大脑仍有许多待探索之处,因为人们对某些错觉所产生的反应目前仍无合理的解释。

  我们如何看见外在的世界?

  眼睛是窥探世界的窗,且能帮助大脑精细地建构出周遭环境的彩色3D动态景象。眼球的运作原理类似相机:光线从水晶体进入,聚焦在称为视网膜的感测器上。双眼甚至能如相机般改变焦距──眼部肌肉能将水晶体拉成扁平状,以利望远;或把水晶体变厚,以便观近。

眼睛视觉。图/《知识大图解2017年9月号》

  光线一抵达视网膜,即会被感光细胞(杆状细胞与锥状细胞)侦测到。黑暗中的视觉由杆状细胞负责,使人能看见黑白的单色影像;锥状细胞则能让人在较亮的环境下看见色彩与细节。光线照在感光细胞上时,细胞中的化学物质会产生变化,以将电子讯号传至大脑。

  大脑会结合并比对两眼所接收到的资讯,以正确重建有丰富景深及色彩对比的周遭影像。成像过程仅需百分之一秒左右,让我们几乎能即时看见外界。

  大小错觉、艾宾浩斯错觉、庞氏错觉

  当看着两个相邻的物体时,每个人大概都能自信地分辨两者的大小是否相等;但有些错视的例子已证实,人们其实并非每次都能正确地分辨。辨识出错的原因为:大脑通常会透过邻近的物体来估算目标物的大小,因此极易受周遭环境所误导。

  艾宾浩斯错觉(Ebbinghausillusion)即为一例。许多人会觉得右边的橘色圆圈比左边的大,但事实上两者的大小相等。大脑会藉由灰蓝色圆圈的尺寸来判断橘色圆圈的大小;左边的灰蓝色圆圈尺寸较大,所以其中心的橘色圆圈看起来就相对较小。

艾宾浩斯错觉(Ebbinghausillusion)。图/《BCC知识2017年9月号》

  周遭环境也会影响大脑的纵深感受,使物体看起来比实际上来得近或远。如同庞氏错觉(Ponzoillusion)图解,纵深感受的错觉也会连带影响我们对于物体大小的判断。正是这种错觉,让月亮在接近地平线时看起来比较大。

图/《知识大图解2017年9月号》

  闪烁的屏幕

  若用录影机录下液晶屏幕的画面,会觉得屏幕似乎常在闪烁。这是因为屏幕其实真的不断地闪烁,只是我们误以为看到了连续的影像。录影机在拍摄屏幕的画面时,其实是快速地拍下一系列照片,再把照片接合,创造出动态影像。因此,若录影机的帧率(framerate)与正在录制的屏幕画面不一致时,就会录下画面闪烁的影像。另一方面,由于人眼会不断地将资讯传至大脑,所以眼中会持续留着屏幕光线所投射出的后像(afterimage),以便填补闪烁时的空白。

图/视错觉

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