Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Как нашему мозгу удается производить расчеты по предсказанию будущего, необходимые для восприятия местоположения каждого предмета на видимой картине в настоящий момент? Есть две вещи, которые значительно упрощают эту задачу. Во-первых, мир склонен оставлять следы на наших сетчатках, благодаря чему предвидеть будущее становится несоизмеримо легче. Во-вторых, многие из изменений, которые нам необходимо предсказать, находятся под нашим же контролем.

Нечеткость изображения хороша только в том случае, если вы — стареющая актриса, приглашенная на телепередачу. Всем знакомо это чувство разочарования, когда, сфотографировав движущийся объект, на проявленной фотографии мы видим вместо него размытую полосу. То же самое происходит на сетчатке: она регистрирует оптические полосы (вот они — “следы мира”), тянущиеся вслед за достаточно быстро движущимися объектами. Чем быстрее предмет меняет свое местоположение на сетчатке, тем больше на ней нечеткости. Мультипликаторы давно знают об этом: они часто подрисовывают движущимся объектам размытый шлейф, чтобы намекнуть на стремительность их движения (рис. 11). Так что предсказывать будущее просто: направление и длина этого шлейфа рассказывают мозгу, куда предмет движется и с какой скоростью.

Этот момент принципиален для понимания геометрических иллюзий вроде той, что изображена на рис. 10 (а также на рис. 1 и 2). В этих иллюзиях отсутствует движение, и поэтому объяснять их при помощи предвидения — затея на первый взгляд бесполезная. Но если рис. и способен, благодаря шлейфу из линий, подразумевать движение, которого в действительности там нет, то, может быть, и в этих геометрических иллюзиях имеет место нечто подобное? Однако прежде чем задаваться вопросом, как геометрическим иллюзиям и размытому шлейфу удается одурачить наш мозг, заставляя его предполагать наличие движения, надо сказать пару слов о том, что, как и умение замечать неясные следы на сетчатке, существенно облегчает нам жизнь при предвидении будущего: многие из аспектов мира, которые нам требуется предвосхитить, зависят от нас самих.

Рис. 11.

В комиксах и мультфильмах для изображения скорости нередко используется “шлейф". Эти линии имитируют ту paзмытость, которая остается на сетчатке, когда мы смотрим на движущиеся предметы.

Прорицаю: я сморщу нос секунду спустя после того, как поставлю точку в конце этого предложения. Ну вот, я только что сморщил нос. Я предрек, что поморщусь, и это в действительности произошло! Вы что, не ошеломлены? Разумеется, нет. Трудно предвидеть только то будущее, над которым мы не властны. Если вы собираетесь ограничиться в своих предсказаниях случаями, зависящими непосредственно от вас, ясновидение становится плевым делом. Предрекать собственному носу значительно проще, чем пророчествовать чужим носам, — просто потому, что я сам могу исполнить свое предсказание. Поэтому мы особенно сильны по части предвидения будущего тогда, когда изменяем мир собственными активными действиями. Если изменение каких-либо свойств видимой нами картины под нашим контролем, значит, эти свойства мы будем предсказывать мастерски, а настоящее воспринимать точнее.

Так какие видимые свойства действительно под нашим контролем? Поднимите глаза от книги и оглядитесь, не двигая головой. Жизнь окружающих вас предметов по большей части вам неподвластна: диван неподвижен, а собака — нет. Оптические свойства этих и прочих предметов — их цвет, форма и местоположение — нам не подчиняются.

А сейчас поведите глазами вправо, но головой по-прежнему не двигайте. Предметы, которые находились на правой стороне поля вашего зрения, теперь очутились на левой. Теперь плавно покачайте головой из стороны в сторону. Видимая вами картина при этом претерпевает характерное искривление (именуемое параллаксом): близкие предметы перемещаются туда-сюда по полю зрения с большей амплитудой, чем дальние. Вот над этими оптическими свойствами вы властны, потому что они не являются объективными качествами предметов, а связаны с их местонахождением относительно вас. Вы не можете приказать дереву поменять цвет, но можете сдвинуть его на левую сторону своего зрительного поля, если поглядите вправо от него. Также вы можете заставить его занять меньший по площади участок вашего зрительного поля: для этого достаточно отступить назад.

Рис. 12.

Перемещаясь внутри своей туалетной комнаты, им not принимаете объективные качества унитаза (его ширину, высоту, цвет и так далее) как неизменные (исторически это свойство восприятия называется константностью), однако ваше видение унитаза непрерывно меняется. Иными словами, по мере того как выдвигаетесь, местоположение каждой точки этого объекта относительно вас претерпевает изменения, которые... вполне вам подвластны.

Но хватит вертеть головой. Поднимайтесь-ка с места и пройдитесь по комнате (вероятно, для многих из вас сейчас эта комната — туалетная). Малейшее движение нашего тела, головы или глаз приводит к изменениям зрительного восприятия. Конечно, вы видите, что унитаз имеет ряд объективных свойств, которые остаются неизменными, с какой стороны на него ни смотри: его глянцевитость, округлость и лавандовый опенок. Но то, каким он предстает вашим глазам — его местоположение относительно вас, и очертания, видимые с вашей точки зрения, и занимаемая им часть поля зрения, — меняется по мере ваших перемещений (рис. 12). И, самое главное, вы сами режиссер этих изменений, происходящих в кинофильме вашего зрительного восприятия. Так что вам несложно предвидеть будущее для этих параметров, а значит, и настоящее вы будете воспроизводить точно.

Давайте вспомним, что зрительная иллюзия, представленная на рис. 10, связана с нашим восприятием не физических свойств объектов, а их местоположения относительно нас. Это относительное местоположение меняется быстрее, чем физические параметры, и поэтому нам особенно важно предвидеть именно его. Но теперь понятно и то, что такие вещи предвидеть легко, поскольку мы решаем, как они будут меняться. На наше счастье!

Предсказывать оптические последствия наших собственных движений (называемых также “произвольными”), как уже говорилось, нетрудно. Одна разновидность произвольных движений несоразмерно важнее всех прочих и особенно легко предсказуема — это движение вперед. В данном случае легкость предсказаний связана с тем, что объекты по мере вашего приближения к ним смещаются к периферии поля зрения, занимают на нем больше места и двигаются с большей скоростью. Какими бы ни были объективные свойства предметов, их местоположение на видимой картине меняется, когда вы движетесь вперед, строго определенным образом, и — спасибо сотням миллионов лет практики! — наш мозг к этому отлично приспособлен.

Движение вперед исключительно важно по двум причинам. Во-первых, это тот тип движения, к которому мы, как и большинство животных, прибегаем наиболее часто. Во-вторых, приближаясь к какому-либо предмету, мы рискуем столкнуться с ним. Чтобы быстро и ловко двигаться вперед, избегая серьезных травм, необходимо уметь воспринимать то, что происходит сейчас. (Травмы можно заработать и тогда, когда пятишься, однако глаз на затылке нет, а значит, в том, чтобы подстраивать свою зрительную систему к движению назад и к центростремительному оптическому потоку, нет большого смысла.)

Только что я обратил ваше внимание на две подсказки: шлейф (“следы на сетчатке”) и произвольное движение. Шлейф позволяет мозгу “считывать” будущее с сетчатки, а произвольное движение дает возможность решать, каким будет будущее. Зачастую обе эти подсказки мы получаем одновременно: своими произвольными движениями сами добавляем объектам контролируемый нами нечеткий шлейф, и все становится еще проще. Вспомните одно из свойств размытого шлейфа: если пририсовать его к неподвижной картинке, можно обмануть мозг, убедив его в наличии движения. А можно ли изобразить такое статичное изображение, которое заставляло бы мозг думать, будто он движется вперед?

Именно такой обман кроется на рис. 13ба. Эта фотография, сделанная из мчащегося автомобиля, создает стойкое ощущение движения вперед. Секрет данного впечатления кроется в расположении оптических шлейфов, которые образуют узор из лучей, расходящихся из центра из точки, к которой направляется машина. Схематично эти линии (а также другие контуры — в частности, края шоссе и прерывистая дорожная раз- метка посередине) показаны на рис. 13б. А рис. 13в представляет собой еще более абстрактное воплощение рис. 13а: общий принцип расположения штрихов движения, грубую схему расходящихся лучей или спиц в колесе.

Наконец что-то стало проясняться. В классических геометрических иллюзиях почти всегда присутствуют такие косые “спицы”, и после того, что мы узнали, хочется предположить: возможно, мозг видит оптические иллюзии отчасти потому, что эти линии кажутся ему возникшими благодаря движению вперед? Только что мы с вами сделали важнейший шаг к пониманию классических геометрических иллюзий. Но прежде чем подробно обсуждать их, мы разберем несколько иллюзий иного типа, которые становятся видны в тот момент, когда наблюдатель приближает лицо к изображению, и увидим, сколь мало они отличаются от классических, неподвижных оптических иллюзий.