视觉现象

眼睛和视觉眼睛是我们最重要的感觉器官，我们也常常相信我们自己亲眼所见的东西。

希腊的哲学家伯拉图说过：我们不要总是相信自己的眼睛。

事实的确如此，因为我们的眼睛往往比我们的思想更容易欺骗我们。

如果我们想知道视觉是怎么工作的，我们就必须从物理学和认知学两个方面来看。

客观地说，哲学家们几千年来一直讨论的有关看见的东西是否真实的问题，尽管同时它也是通过科学研究所获得的认识，对很多人来说还是存在疑虑。

这种怀疑的关键就是我们看到的是真实存在的东西，还是“仅仅是”我们的大脑制造出来的？后者已被证明是正确的。

对于视觉来说，我们不能客观地看到真实的世界。

在这里可以澄清一些已经在认知科学领域被认可的发现：信息通过眼睛忠实的转发给大脑。

大脑再根据以往的经验，将这些信号附上自己的理解的含义。

因此，人们看到的只是自己建设的现实。

用著名认知学家格哈罗斯的话来说，就是：“大脑对视觉、听觉、味觉和触觉一无所知。

”为什么会这样呢？因为大脑只能理解物理化学信号。

而这些信号，且只有这些信号，才可以使相互关联的神经细胞的生理状态得到应激反应。

光量子，声波或气味分子-这些通过我们的感觉器官被收到的信息，都无法做到这一点。

用控制论专家海因茨冯福斯特的话来说：“我们感受到的环境是我们的创造的。

”明暗反差对于我们视觉必不可少。

上面图片中的文字未立即看到，这是因为文字的颜色和背景颜色的反差不足够.下面图片中的文字易于阅读，是因为有足够的反差。

如果没有反差，我们看东西就会比较困难。

在大正方形里面的小正方形具有相同的颜色。

然而，小正方形似乎从左至右变得越来越暗。

大黑点围绕的粉红色圆点看起来似乎小于小黑点围绕的粉红色圆点。

然而，在现实中他们是完全一样大的。

横向线是相同的长短。

然而，上一条似乎是更长一些。

我们习以为常的看景深。

我们认为，斜线是平行进入地平线的（就像铁路）。

这使本来相同尺寸的直线看起来似乎不相同了。

米勒-莱尔设计的一个著名的几何偏差。

横线的长度是相同的。

然而，看起来好像不一样长。

乍一看，两条斜线似乎没有在一条直线上，但是当你把尺子靠在它们旁边，您将会看到，它实际上是在同一条直线上。

但是大多数人却都认为，第二个图片中虚线才是和左边的直线在同一条直线上。

大内错觉（The Ouchi illusion）来回扫视这些图片。

图形会突然间动起来。

中心看似向上凸起，图片显得有纵深感，圆形部分也像在转动。

目前，大内错觉还无法彻底解释清楚。

这种貌似真实的运动和纵深感，由我们的大脑对事物的不同解释而形成。

当两种结构呈反方向趋势，就会产生三维效果。

人的大脑就会认为是这些圆圈是动态的。

安德鲁斯螺旋幻觉（The Andrus spiral illusion）点击开始上面的动画。

注视螺旋的正中心30秒，再看静止的物体，比如玻璃。

是不是马上动起来了？这就是所谓的运动后影，也被称为瀑布效应。

如果我们凝视瀑布或其他连续运动的物体一段时间，再看静止的图形，静态图形就会在短时间内，以反方向动起来。

合二为一此图“显而易见”是两个单独的图形。

然而，如果故意斜视(俗称斗鸡眼），就可以把两个图像合二为一。

您只需把视线定格在两个图形后面某个虚拟的点上即可。

集中注视实图后的某个虚拟点，致使我们的视觉图像并分为两个图形：一个来自左眼，一个来自右眼。

现在，我们就刻意地将这两个图形合二为一了，此时灯泡是否被点亮了？这种图像只是存在于我们的大脑中，并非真实存在。

马里奥特氏实验（Mariotte’s experiment）现在就来认识您的眼睛内部结构。

闭上左眼，以右眼凝视图中的星形。

当眼睛离屏幕35至40厘米远时，右边的圆点会突然消失不见，如果缩短或拉开视线距离，圆点又会重新看见。

该如何解释这种现象？我们眼睛内部有个地方没有视觉感知细胞，就是视神经离开眼球的地方，因此在此处无法看到任何事物。

这就是眼睛的盲点。

然而，我们的大脑会把左、右眼所见的图像进行重叠组合，计算出盲点应该看到的事物。

因此，通常我们并不会意识到或“看到”这个盲点现象。

这个实验证明了盲点的存在。

咖啡墙效应（The café wall effect）是楔形还是方形？这个现象最初发现于英国布里斯托尔的某个咖啡馆的墙壁上，其墙面为黑白相间的瓷砖。

如果盯着这面墙看，您会发现很多“嵌入式线条”，使得瓷砖看上去是楔形的。

但实际上，它们与墙壁平行且大小一致。

该如何解释这个视觉效应？原因是，我们的眼睛难以将黑白瓷砖之间的缝隙线视为单独物体。

黑白瓷砖间的空间无法被大脑清晰地辨认，因此大脑就会把瓷砖间的间隙归入邻近的瓷砖，就此产生楔形瓷砖这种效应。

赫尔曼网格（The Hermann grid）闪烁的圆点当您注视灰色方块间的任意交叉点，眼睛余光就会看见许多若隐若现的黑点。

如果集中注意其中的某个黑点，这个黑点又会消失看不见。

这个现象因何产生？视觉细胞接收到的信息，会整合起来传送到人的大脑。

这个信息群就是所谓的视觉感受域。

一旦光线投射到该区域，视神经的活性就会相应地变强或被抑制，这主要取决于光刺激是集中在该区域的中央位置，还是边缘区域。

如果整个区域都有光线照射到，视神经活性也有可能被抑制，这就是整个视觉成像不够明亮的原因。

在网格交叉点处视觉感受域的边缘区域接收的光线较多，就会导致在感光上明显的抑制。

交叉点因此显得比较暗，而黑点忽隐忽现的原因则是眼球无意识的节奏性运动的结果。

赫尔曼电网的错觉。

我们似乎看到白线交叉处的灰色斑点，和黑色交叉线处的白色斑点，但它们实际上并不存在。

弗雷泽螺旋（Fraser’s spiral）螺旋效应您所看到的螺旋并不是真正的螺旋。

只是衔接得非常好的圆的弧线，其尾部均是深色的三角形图案。

但是，它却让我们看到了螺旋的视觉效果，这是为什么呢？当线条以一定的角度相交时，我们的方向感知就会被欺骗。

连接对角的暗线圆弧具有螺旋的特征。

螺旋效果通过减少圆弧到中心的距离而被进一步放大。

该错觉现象于1905年首次由J.A.Fraser发表，因此而得名。

埃舍尔楼梯（Escher’s stairs）连续爬楼梯荷兰的制图艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔（Maurits Cornelis Escher，1898-1972）将几何视觉幻像融入到他的作品中。

他矛盾而富有洞察力的想法阐述了每一个二维的图像都有可能变成无限个三维图形。

他的作品“上下楼”刻画了僧侣在上下楼，但却永远找不到楼梯的尽头的情景。

埃舍尔选择僧侣这个人物，是因为在荷兰，“僧侣的工作”即是浪费时间的意思。

这种视觉幻像是通过混淆左右（或者上下）的视图而创造出来的。

内克尔立方体（Necker cube）变化的透视图注视立方体一段时间，您能看见阴影面来回移动吗？您所看到的透视图是哪一种？通过此立方体，在观察者的视觉中会出现两种图像“选择”。

然而，任何时候，在人脑的意识里只会有一种图像。

由于缺少定义空间深度的识别特征，如阴影，重叠，立体界面结构以及空间方位标记，大脑就无法确定哪个透视图是正确的。

两种情况在视网膜上的成像是一样的，只是对它们做出了不同解读而已。

我们的感知会在此作出折中处理，并在两个透视图间来回互换。

马赫带效应（Mach bands）明亮并不总是一样明亮图像中阴影一致的色带中，右边缘区域似乎更为暗淡。

为什么会出现这种幻觉呢？我们的大脑倾向于观察简单、统一和封闭的形状。

因此我们的视觉系统便会尝试辨别由特定区域形式构成的结构。

我们观察一个区域的明暗程度在很大程度上取决于其周围的环境：区域的类型、边界线和间距。

这就解释了比如为什么白色物体在黑色背景下要比浅色背景下明亮多了。

我们的视觉细胞天生就会放大邻近区域的亮度差异，以便我们便能更好地区分不同的区域。

因此在边界区域，黑色看起来“更黑”而白色看起来“更白”。

马赫带非常生动地阐明了这种视觉现象。

辐射效应（Irradiation）哪个方框更大？同样大小的框，为什么在黑色背景上的白框看起来要比在白色背景上的黑框要大？眼睛轻微地转动意味着：我们所看到的物体的边缘区域时，白光和黑光（或无光）交替地入射到眼睛特定的视觉细胞上。

白色光线会造成比黑色光线更强烈的刺激。

甚至当受到刺激的视觉细胞移动长时间之后，白色光线仍会留下痕迹。

它的衰退需要一段时间。

该延迟现象便导致了图案大小不同的主观印象。

卡尼札三角（Kanizsa’s triangle）悬停着的三角形您能看到连接黑色部分的白色三角形吗？我们的感知系统常常会用于辨识物体边缘然后塑造出一个虚拟的整体。

而人类的眼睛会自动连接物体的每个单一部分来构造出一个完整的形象。

另一效应：悬停着的三角形看上去要比白色的背景更亮，尽管它们的亮度都是一样的。

我们的经验教导我们近处的物体较远处的物体更亮、对比度更高。

因为三角形看上去位于前面，因此它必定更亮。

蓝天天空的颜色为什么晴朗的天空是蓝色的？为什么太阳在傍晚是红色的？当太阳的白光进入地球大气层时，会遇到大气中的氧气或氮气。

这些气体会将光线以某个特定的方向折射。

蓝光的波长短于红光，因此蓝光偏转和分散的程度也就更强烈。

这就是白天天空看起来是蓝色的原因。

太阳看上去是黄色的，那是因为蓝光的成分已消失。

我们仅能感知到绿色和红色的光—— 二者合起来便形成了黄色。

傍晚的太阳就完全不同了。

傍晚时，相比于白天，太阳光要经历更长的距离才能到达地球，导致蓝光和绿光被分散。

我们仅能看到的红色的光线了。

彩虹彩虹是如何形成的？雨滴和阳光是这场自然色彩秀中不可或缺的要素。

空气中的水滴如同三棱镜，因此在合适的阳光条件下，将白光分解成其各组成部分——红、橙、黄、绿、靛、蓝、紫七色光。

光线进入水滴时会被折射，然后在水滴的“后墙”上会被反射，当光线离开水滴时会再次被折射。

各种相似的水滴在不断落下的时候会把阳光分解成各种颜色，再进入我们的眼睛。

该过程通常同时发生于雨量较大的情况下。

从一个特殊角度看，所有的水滴以一特殊的角度将相同颜色的光线折射到我们的眼睛。

它们因此都位于相同的圆弧带上，从整体上看便形成了彩虹。

贝纳姆光盘（Benham’s disc）无色创有色当黑白碟开始旋转时，您就能看到浅而柔和的色彩，称之谓主观色彩。

这是如何产生的？当大脑看到高速旋转的黑白影像时，所有的色彩视觉细胞将同步被贝纳姆高速旋转的部分所刺激。

然而由于视觉细胞传输刺激讯号至大脑的时间不同，蓝光视觉细胞传输地最慢。

所以，当白光的蓝色部分还未传输到大脑的时候，您在看贝纳姆光盘就会看到偏红或偏黄的色调。

只有当三种色调同一时间传输到大脑时才能看到白光。

负后像（A negative afterimage）感知细胞超负荷盯住图像看大约一分钟，将目光集中在十字图案上。

然后，移开视线看白色墙面。

您将会看到颜色改变了的视后像。

红色变成绿色，白色变为黑色，蓝色变成黄色。

那么这种负视后像是如何产生的呢？一般情况下，我们的眼睛是不断移动的，这样不至于使眼睛的视觉细胞负荷过大。