斜塔错觉原理详解

　　大家有没有觉得右边的斜塔比较斜？

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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：

　　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～～～）：

　　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.