Магията на оптичните илюзии

Историята на оптичните илюзии, или странният начин, по който очите на хората възприемат определени картини, не е никак кратка. Още 350 години преди нашата ера Аристотел пише: „Можем да се доверим на сетивата си, но те лесно могат да бъдат излъгани.“ Философът добавя, че ако например наблюдавате известно време водопад, а след това преместите погледа си към неподвижния бряг отгоре, то най-вероятно ще ви се стори, че скалите се движат в обратна посока. Днешните учени наричат този ефект „илюзия на водопада“.

Когато човек наблюдава падащите потоци вода, част от невроните в мозъка се адаптират към едновременното преместване на светлинните проблясъци. Затова, ако веднага след взирането си към водопада фиксирате погледа към неподвижен обект, ще ви се струва, че за момент обектите около него се движат наобратно.

Пионерите

През 19-и век започва по-сериозното научно изследване и изучаване на свойствата на възприятията и особеностите на сетивните органи на човека. Оттогава учените започват да разработват различни оптични илюзии, които днес се считат за класически.

Една от най-интересните и старите е тази на Херман Ебинхаус. Доста вероятно е да я знаете, но ако искате да се позабавлявате, просто вижте рисунката. Разбира се, след известно време съобразявате, че размерите на оранжевите кръгове са еднакви, но въпреки това вашите очи продължават да ви лъжат – за секунди възниква чувството, че те все пак са различни.

Мозъкът на човека определя размера на предметите и изображенията, изхождайки от големината на сродните му околни обекти и неизбежно попада в капана – на фона на черните кръгове оранжевият изглежда по-малък, отколкото при варианта, където е обкръжен от по-малки черни кръгчета.

Италианският психолог Марио Понцо в началото на 20-и век е един от първите учени, който демонстрира пред целия свят, че на възприятието за размера на предметите влияят не само околните предмети, но и дълбочината на фона. Италианецът разработва класическа илюзия, която до днес носи неговото име „илюзия на Понцо“.

Тази хитра графика изглежда много простичко – между две наклонени сходящи линии са разположени две съвсем еднакви по дължина напречни линийки. Въпреки това едната изглежда по-дълга от другата. Обяснението е следното – наклонените линии създават чувство за перспектива, заради което мозъкът предполага, че връхната линийка би трябвало да се намира по-далеч от долната и прави „поправка на разстоянието“. Заради тази корекция се появява илюзията на Понцо.

Друга „христоматийна“ илюзия, която е на повече от 100 години, е тази на Мюлер – Лайер. Тя също е много проста като графика – на нея са изобразени линии във вид на стрелки с преден и заден край. И отново – дължината на трите вътрешни линии (без остриетата и краищата на стрелите) изглежда различна, но не е.

Обяснението за този ефект е спорно и до днес. Но най-популярно е следното разбиране – мозъкът интерпретира трите успоредни линии като части от триизмерен обект. Затова линиите, образуващи „остриета“, се възприемат като по-близък обект (като например ако наблюдавате ъгъл на сграда при поглед отвън). Опашките на стрелките на свой ред създават илюзия за отдалечен обект (ъгъл на стая, ако сте в нея и го наблюдавате). И подобно на случая с илюзията на Понцо мозъкът ви „компенсира“ разстоянието до обекта, като в резултат на това линиите ви се струват различни.

Изненади на мозъка ви могат да поднасят не само линии в перспектива, но и паралелни вертикални или хоризонтални такива. В края на 19-и век немският физик и физиолог Херман фон Хелмхолц демонстрира, че разчертан с черни вертикални линии квадрат изглежда по-широк и нисък, отколкото съставеният от хоризонтални такива. Иначе размерите на образуваните квадрати са съвсем идентични.

Откритият от Хелмхолц феномен до днес се използва широко в модата, при производството на дрехи, въпреки разпространеното заблуждение, че хоризонталното райе ви прави да изглеждате по-дебели и ниски. Ако се вгледате в хоризонталните и вертикалните райета (квадратите), ще забележите, че е точно обратното.

Факт е, че този ефект е много изучаван, но около неговият механизъм на действие се водят спорове и до днес, като няма напълно еднозначен отговор на какво се дължи.

Посочените до момента класически илюзии преобърнали представите на хората за света, защото се оказало, че невинаги трябва да вярвате на очите си. Но тези хитри залъгалки за очите са изиграли важна роля по пътя към изучаване на възприятията. Създавайки илюзии, учените осъзнали, че дори пълното разбиране на механизма на работа на очите не дава цялостна представа за природата на зрението. Пионерите в създаването на оптичните илюзии правели опити да обединят всички тях в една обща теория, но опитите им се увенчали с неуспех. С годините се оказало, че реакциите на човешкия мозък към оптичните илюзии са многократно по-сложни и разнообразни, отколкото смятали учените преди 100-200 години.

Илюзиите на 20-и век

Във века на войните и революциите човечеството става свидетел на множество пробиви в представите си за оптичните илюзии. Научните и технологични постижения им помагат в това начинание. Като например за експериментите на Торстен Визел и Дейвид Хюбел, които доказват, че за възприятието на различните зони на зрителното поле отговарят различни неврони. За това си откритие учените получават Нобелова награда за медицина през 1981 година.

Художниците не остават по-назад. Всички знаем за течението „сюрреализъм“, което често си играе с нашите сетива, но през 50-те години на 20-и век дори се появява специална област на художественото изкуство, която се занимава само с оптични илюзии – оп арт (съкратено от Optical Art). За един от основоположниците на оп арт се счита френският художник и скулптор Виктор Вазарели, а неговите творби често са показвани като примери за оптични илюзии.

В началото на 21-ви век интересът към зрителните измами продължава да расте и се появяват научни теории, с помощта на които учените се опитват да ги обяснят. Съгласно една от тях заблудите се дължат на това, че човешкият мозък постоянно се опитва да „предсказва“ изображенията, за да компенсира забавянето, което съществува между момента на самото събитие и момента на възприемането му. Например докато сега четете статията, вашият мозък обработва светлинните сигнали, идващи от компютърния екран, таблета или телефона ви. Но за това нещо е нужно все пак някакво време, така че вие в известен смисъл виждате миналото, а не настоящето.

Невробиологът Марк Чангизи смята, че именно опитите на мозъка да предвиди картината са причина за някои зрителни измами. Експериментите му заедно с колеги от Калифорнийския технологичен институт показват, че тази теория не противоречи на нито една класическа илюзия. Като най-показателен пример за „предсказващата теория“ може да се сметне илюзията на Карл Херинг. Когато човек се движи напред, видимите обекти се движат по радиални линии спрямо него и затова мозъкът е склонен да възприема подобни изображения като признак за преместване в пространството. Този механизъм работи отлично в реалния живот, но мозъкът се обърква, когато види радиални линии, но в същото време не се движи.

Изобретяването на магнитно-ядрения резонанс и компютърната томография страшно много помага на учените да разберат в общи линии какво се случва в мозъка на хората при възприемането на оптични илюзии.

Изучавайки мозъчната дейност на хора, наблюдаващи Куба на Некер, учените правят извода че мозъкът възприема двусмислено дълбочината на изображенията. Невроните като че ли „спорят“ между себе си коя картинка да считат за истинска и наблюдателят в един момент вижда един вариант или друг.

Подобно нещо се случва и когато наблюдавате прословутата решетка на Херман – поредици от бели линии на черен фон. Поглеждайки изображението, ще видите как на местата, където белите линии се пресичат се появяват сиви точки, но в момента, в който решите да фокусирате погледа си на тях и да ги разгледате – те изчезват. Просто невроните спорят дали там има точки или не.

В наши дни дори се провеждат конкурси за най-добра оптична илюзия. През 2014 година такава награда получава динамичната илюзия на Ебинхаус, която много по-убедително залъгва зрението ви, отколкото класическата. Разгледайте видеото - как при непрекъснатата промяна на сродните обекти се получава много по-силен ефект на илюзия.

Голяма част от разбиранията ни днес за оптичните илюзии обаче се дължат на старите учени. Например пръв Херман Хелмхолц е разбрал, че човешките очи извършват непрекъснато бързи съгласувани движения, така наречените "сакади". За да разберете за какво става дума, просто затворете едното си око и леко натиснете с пръст долния клепач на другото. Ще забележите че картината, която наблюдавате, започва да се мести. В нормалния живот ние не забелязваме тези микроскопични трептения, защото мозъкът ни отдавна се е научил да стабилизира изображението, когато се срещне с непривична ситуация (механичното дразнене на очната ябълка в случая). В тези случаи сакадите се проявяват веднага.

По всяка вероятност именно сакадите играят ключова роля в знаменитата илюзия „въртящите се змии“ която разработва японският психиатър Акиоши Китаока. При наблюдаване на тази илюзия се активират онези неврони, които се активират и когато гледаме навън от движещ се влак и ни се струва, че пейзажът не се движи с нас, ами наобратно. Ако по някакъв начин с химично вещество или с друг метод накарате човек да прекрати микродвиженията на очите си (сакадите), то тази илюзия изчезва.   

 
Ето и обяснението за нея. Видимото движение на змиите се създава за сметка на голямо количество оптична информация, постъпваща в различни зони в ретината. Определеното съчетание на светлинни сигнали залъгва мозъка, като го кара да възприема статичното изображение като движещо се. Сакадите постоянно обновяват картинката, не дават на мозъка да се адаптира към нея, освен ако успеете волево да спрете сакадите (например гледайки упорито в центъра на един от кръговете и успеете да замразите погледа си). Тогава и илюзията за движение изчезва.

Със сигурност днес далеч не всички оптични илюзии са открити. Предстои да се срещнем с много от тях, а дори настоящите не са добре изучени. Но каквито и да са причините за съществуването им, едно нещо е ясно – не трябва сляпо да вярвате на онова, което показват очите ви, защото те понякога наистина ви лъжат.