4. Фигуры, содержащие искажения формы [1972 Грегори Р.Л.

Мы уже обнаружили, что картины и предметы - не меньше, чем утверждения, выраженные письменно или устно, - могут оказаться парадоксальными, неоднозначными или неопределенными. Кроме того, они могут выглядеть искаженными.

Зрительные искажения часто называют просто "иллюзиями", но не следует забывать, что есть большое число иллюзий, не имеющих отношения к зрению. Искажения могут возникать в связи с самыми разными типами чувствительности: температурной, вкусовой, слуховой (громкость и высота звука), зрительной (яркость, цвет, скорость движения и т. д.).

Рис. 58. Предварительная экспозиция в холодной и горячей воде вызвала направленную адаптацию рук, изменив состояние измерительного аппарата в каждой из них, - поэтому в дальнейшей стадии опыта температура, действующая на кожу обеих рук, оценивается неверно. Мозг не отвергает парадокса, и мы испытываем парадоксальное ощущение, хотя сознаем, что соответствующее ему событие физически невозможно

Некоторые искажения возникают вследствие утомления сенсорных рецепторов либо при "адаптации" этих рецепторов к длительной или интенсивной стимуляции. Это случается с рецепторами любого типа, и постадаптационные искажения восприятия могут оказаться весьма значительными. Рассмотрим несколько способов возникновения искажений восприятия в результате адаптации разных рецепторов.

Если держать в руке в течение нескольких минут тяжелый груз, а затем освободиться от него, то вес руки ощутимо уменьшится и она может непроизвольно подняться вверх на десяток сантиметров.

Этот старинный опыт стоит проверить на себе. Поместите одну руку в сосуд с холодной, другую в сосуд с горячей водой; подержите их так несколько минут. Затем переместите обе руки одновременно в сосуд с теплой водой. Несмотря на то что теперь на обе руки действует одинаковая температура, та рука, которая была раньше в горячей воде, ощущает холод, а другая воспринимает тепло - одна и та же вода кажется одновременно и горячей и холодной. Интересно, что при медленном подогреве (или охлаждении) воды - настолько медленном, что помещенная в сосуд рука не ощущает изменения температуры, - феномен адаптации все же действует: искажение происходит так же, как было описано выше, хотя адаптация остается неощутимой, неосознаваемой.

По мере адаптации сладкие напитки постепенно утрачивают ощущаемую сладость. Подержите во рту в течение нескольких секунд воду, в которой растворено много сахара; попробуйте затем на вкус чистую воду - она покажется вам теперь определенно соленой.

Рис. 59. Эффект адаптации к движению содержит парадокс, поскольку спираль одновременно видна как суживающаяся и неизменная в размере. Последействие движения можно перенести и на другие объекты

4. Адаптация к громкости и высоте звука Адаптации такого рода могут оказаться опасными; лучше демонстрировать их в условиях лаборатории - это не составит большого труда.

Воспринимаемая скорость движения часто искажается при вождении автомобиля: скорость движения 45 километров в час кажется смехотворно малой после получасового непрерывного движения по большой магистрали со скоростью 80-90 километров в час.

Как и при адаптациях других видов, здесь может произойти искажение, имеющее противоположный знак. Если вы понаблюдаете в течение нескольких секунд вращающуюся спираль, показанную на рис. 59 (для чего поместите ее хотя бы на диск проигрывателя грампластинок), то вам покажется, что во время вращения спираль расширяется, а после остановки диска сжимается.

Адаптация к ярко освещенным участкам дает хорошо известные эффекты, связанные с возникновением зрительных послеобразов - ярких, темных или окрашенных. Если в течение нескольких секунд смотреть на лампу (стараясь совершенно не двигать глазами), а затем перевести взгляд на белую стену или на лист бумаги, эффект адаптации к белому и черному выступит чрезвычайно резко. Адаптация к яркому свету приведет к возникновению соответствующего по форме темного участка, который будет теперь перемещаться вместе с взглядом по серому полю.

Эффекты, зависящие от возникновения яркостных и цветовых послеобразов, поняты в настоящее время довольно хорошо. Если фиксировать взгляд на красной птице (рис. 60), то наступит уменьшение чувствительности светоприемников сетчатки на том участке, где формируется изображение птицы. Если вместо рисунка использовать светящийся объект, снижение чувствительности будет еще более резким. Переведя взор на равномерно освещенную поверхность, мы увидим участок, который соответствует ранее засвеченной зоне сетчатки, более темным - в результате того, что этот участок, чувствительность которого снизилась во время экспозиции на ярком свете, посылает теперь к мозгу менее сильный сигнал. При этом частота импульсов, идущих по зрительному нерву от ранее засвеченного участка сетчатки, снижена так, как если бы на этот участок и в самом деле проецировалась наиболее темная часть наблюдаемого объекта.

Рис. 60. После длительной фиксации взгляда на красной птице можно увидеть ее в клетке, переведя взор в центр последней; при этом цвет птицы, как правило, меняется на зеленый. Если читатель воспользуется цветными очками, он может провести ряд интересных наблюдений над этим феноменом. Так, посмотрев сквозь очки на лампочку, а затем переведя взгляд на белую или цветную поверхность, можно наблюдать зависимость цвета послеобразов от цвета фона и т. п., причем размеры послеобраза тем больше, чем дальше находится поверхность, на фоне которой вы его рассматриваете. Размер возрастает почти вдвое каждый раз, когда удваивается расстояние. Этот закон выведен Эммертом

Аналогично объясняются цветовые послеобразные явления. Цвет из сетчатки сигнализируется в мозг (почти наверняка) всего по трем каналам. Имеется три типа "колбочковых" рецепторов, каждый из которых чувствителен либо к красному, либо к зеленому, либо к синему цвету. Белый свет активирует все три цветовых канала, и определенное соотношение активности трех каналов "означает" белизну. Относительная активность красного света больше в "красном канале", зеленого - в "зеленом канале", синего - в "синем канале". Разные соотношения активности этих трех каналов соответствуют ощущениям всех цветовых оттенков. "Трехканальность" цветовоспринимающей системы зрения обусловила возникновение (да и саму возможность реализации) цветной фотографии и цветного телевидения с помощью трех цветов, грубо соответствующих тем характеристикам света, на которые реагируют три канала цветового зрения человека, три типа ретинальных рецепторов цвета. И если одна или две ретинальные цветовоспринимающие системы адаптированы, то есть утратили часть чувствительности в результате долгой экспозиции к окрашенному свету, то мозг воспримет такой сигнал, который соответствует свету, имеющему окраску, дополнительную к окраске света, вызвавшего адаптацию. Поэтому мы видим дополнительный цвет в послеобразе.

С помощью мощной электронной лампы-вспышки можно создать на сетчатке весьма впечатляющий фотографически детальный послеобраз. После того как вспышка такой лампы осветит темную комнату, еще в течение нескольких секунд комната будет видна во всех деталях и притом настолько живо и четко, что послеобраз может быть ошибочно принят за реальную комнату, пока наблюдатель не переведет взгляд или послеобраз не потускнеет.

Эффекты, связанные с возникновением последовательных образов, объясняются в основном изменением чувствительности в сетчатке; не исключено, однако, что при длительном или сильном воздействии световых раздражителей на глаз наступают некоторые изменения и в проекционных зонах мозга.

Другой эффект, происхождение которого менее ясно, также, по-видимому, связан с состоянием сетчатки - это возникновение цвета под действием мелькающего белого света. Если вы вырежете диск (стр. 215) и станете вращать его (например, на проигрывателе грампластинок), на диске постепенно проступит цвет. В зависимости от скорости и направления вращения диска цвета будут меняться. Перед вами на рис. 61 диск Бэнхема. Автор первоначально получил эффект с черно-белым волчком. Объяснение эффекта заключается скорее всего в том, что три ретинальные системы цветоощущения обладают, если говорить на языке электроники, различными временными константами. Вращающийся диск осуществляет прерывистую стимуляцию рецепторов цвета. Вполне возможно, что рецепторы, чувствительные к красному, зеленому и синему цветам, имеют несколько различающиеся временные константы, и поэтому периодические вспышки света вызывают различную по уровню активность в трех системах цветоощущения, а для мозга такая сигнализация равносильна сигнализации о цвете. Эту иллюзию преодолеть невозможно, так как в обоих случаях сигналы, идущие от глаз, идентичны. Если диск Бэнхема "показать" телевизионной камере, то на экране телевизора также возникнет (объективное) нарушение цветового равновесия. Эти изменения цвета по меньшей мере столь же сильны, как и при прямом наблюдении диска Бэнхема, что объясняется тождеством физических причин обоих эффектов - видимого глазом и "наблюдаемого" телевизионной камерой.

Рис. 61. Диск Бэнхема

Описанные искажения (за исключением, пожалуй, эффектов движения) возникают вследствие адаптации на уровне периферических приемников органов чувств, точнее говоря, из-за того, что сенсорные преобразователи энергии теряют настройку. Что касается работы мозга, получателя информации, то его положение, пожалуй, можно сравнить с положением фотографа, оставившего фотоэкспонометр на солнце, после чего прибор неизбежно утратил свою чувствительность, либо с положением техника, допустившего, чтобы его измерители, расширились под действием высокой температуры. Когда преобразователи и измерители начинают давать иной ответ при воздействии неизменного сигнала, ошибки шкалирования измерений возникнут неизбежно - неверным будет масштаб; такие ошибки могут быть исправлены лишь с помощью другого источника информации, который, кстати, привлекается и в том случае, когда сигналы первого источника слишком маловероятны. Об адаптациях, дающих описанные эффекты, можно сказать, что они являются следствием нарушений калибровки сигналов.

Чрезвычайно странные эффекты возникают при адаптации одного из двух параллельных сенсорных каналов. Например, последействие движения - эффект, возникающий при наблюдении вращающейся спирали, - содержит парадокс: мы видим движение ("расширение") в направлении, противоположном действию адаптирующей стимуляции (это и есть последействие), и в то же самое время мы видим, что спираль не меняется в размерах (как и любой другой объект, наблюдаемый в период последействия). Расширение, происходящее одновременно с сохранением постоянных размеров, - вещь невозможная в мире физических объектов; потому этот эффект парадоксален.

Нечто подобное может произойти и в жизни, например при определении скорости движения автомобиля. Скорость можно вычислить, заметив расстояние, пройденное в определенный промежуток времени; величину скорости можно узнать и по показаниям спидометра. Представьте себе, что вы пользуетесь обоими способами, причем один из приборов - либо спидометр, либо суммарный счетчик пройденного пути - дает неправильные показания. Не зная этого, мы обнаруживаем, что в одно и то же время путешествовали с разной скоростью, а если спидометр просто не работает, то получится, что в одно и то же время мы двигались и стояли на месте. Однако в таких случаях мы приходим к заключению совсем другого рода, то есть предполагаем, что один из приборов дает неверные показания. Мозг же далеко не всегда поступает подобным образом с противоречивой сенсорной информацией: хотя информация, поступающая по параллельным каналам, и содержит иногда противоречие, она учитывается, выступая в восприятии "на равных правах". Таким образом возникают парадоксы, в том числе и те, что приводят к искажению восприятия. Так мы начинаем понимать, что мозг, работающий над интерпретацией сенсорных данных без помощи извне, подобно "засекреченному ученому" существенно ограничен в своих достижениях.

Парадоксы такого рода возникают только в тех случаях, когда информация притекает по различным параллельным каналам. Цветоощущение есть пример одноканальной системы, состоящей из трех видов рецепторов, соотношение активности которых определяет ощущаемый цвет. В этом случае адаптация приводит лишь к изменению цвета, но к парадоксу - никогда. Мы не можем увидеть какой-либо предмет одновременно целиком красным и целиком зеленым - не потому, что реальные предметы никогда не бывают такими (как объяснили это некоторые философы), а потому, что глаз не способен передавать мозгу неоднозначную информацию о цвете.

Названные эффекты искажения имеют периферическое происхождение, так как возникают вследствие изменений чувствительности сенсорных рецепторов - преобразователей притекающей извне физической энергии в нервные сигналы. Явления сенсорной адаптации возникают очень легко, а вызванные ими искажения восприятия чрезвычайно трудно преодолимы и, следовательно, потенциально опасны. Возникает вопрос, не является ли неустойчивость сенсорных преобразователей своего рода слабым звеном физиологической машины. Но, быть может, легкость, с которой наступает адаптация к неизменному физическому воздействию, все же имеет какой-то глубокий смысл? Например, болевые рецепторы сравнительно мало адаптируются (потому-то зубная боль и не притупляется!), значит, адаптация рецепторов - не обязательное явление. Одно из возможных объяснений, которое мы заимствуем из приборостроения, заключается в предположении, что адаптация предохраняет систему от более серьезных погрешностей, которые неизбежно возникли бы вследствие дрейфа, свойственного любой преобразующей системе, если последняя предназначена для генерирования постоянного ответа на неизменный сигнал, то есть если система гальванически спарена. Электронные устройства часто обладают недостатками такого рода. Всюду, где возможно, инженеры используют цепи, спаренные по переменному току. Такие цепи хоть и проявляют адаптацию, то есть утрачивают длительно поддерживаемый устойчивый сигнал, но зато не дают ложных сигналов, возникающих при дрейфе составляющих. Для болевой системы важно передать: есть боль или нет боли; для такого рода систем нет надобности в "спаривании по переменному току".

Рассматривавшиеся нами искажения восприятия нарастают во времени как результат "адаптации" или "утомления" рецепторного механизма, и мозг получает измененный сигнал. Есть, кроме того, поразительные эффекты зрительных искажений, которые не нарастают, а возникают мгновенно. Они необычайно реалистичны, практически неизменны при повторениях и почти одинаковы для всех, кто их когда-либо наблюдал. Многие из них знакомы еще по детским книгам. От них часто отмахиваются, как от пустяков, и лишь некоторые монографии по восприятию трактуют их всерьез. Это, несомненно, важные эффекты, хотя бы просто потому, что они прекрасно воспроизводимы. В истории науки не раз бывало так, что эффекты, на первый взгляд пустячные, использовавшиеся только для изготовления игрушек, затем вели к решению глубоких научных проблем. Систематические искажения, возникающие под действием некоторых форм, раскрывают такие процессы восприятия, которые нельзя не отнести к наиболее интересным.

Искажения эти затрагивают размеры и форму. При иллюзиях искажения фигур одни линии кажутся удлиненными, другие - укороченными, третьи - согнутыми или даже смещенными в сторону. Ошибка иногда составляет 30 процентов и даже больше, то есть имеет порядок величины, вполне значимый для практики.

В некоторых случаях иллюзорные фигуры удивительно просты; такова, например, наиболее знаменитая из них - "стрелы" Мюллера-Лайера (рис. 62). Здесь нет ни "танцующих" периодических линий, ни странных незнакомых форм - вообще ничего замаскированного или припрятанного. Стоит просто добавить к черточке наконечники стрел, чтобы черточка стала на вид короче, а если к этой же черте прибавить оперение стрел, она станет длиннее. Почему? Каким образом такие простые и понятные глазу элементы формы обманывают глаз? И что здесь обманывается - рецепторы сетчатки, связи этих рецепторов между собой или мозг? Прежде чем взяться за решение этой непростой задачи, подумаем, как объективно измерить такие искажения восприятия.

Рис. 62. Пара фигур Мюллера-Лайера, дающая иллюзию 'стрел'. Вертикальные отрезки прямых - 'древки стрел' - на самом деле имеют одинаковую длину, но 'оперения стрел' увеличивают, а 'острия стрел' уменьшают кажущуюся длину отрезков. Необычность этой фигуры состоит в том, что искажение заключено в ней самой; в большинстве других иллюзий фон искажает нанесенные на него линии или иные геометрические элементы

Ошибки в оценке длины можно вполне точно измерить, используя как эталон "нейтральную" линию, длину которой следует менять до тех пор, пока она не покажется такой же, как длина искаженной линии. Измерив затем одной и той же линейкой эталонную и искаженную линии, мы получим величину искажения, причем эта величина будет верной даже в ситуации иллюзии, когда сама линейка воспринимается искаженно. Показания линейки будут прочитаны правильно, если ее поместить вплотную к измеряемой линии. На рис. 65 мы видим, как выглядит линейка, помещенная на искаженную фигуру, тем не менее ее показания прочитываются правильно.

Рис. 63. Аналогичное искажение получается на картинах и фотографиях с хорошо выраженной перспективой

Некоторые искажения удается измерить, перерисовав фигуры так, чтобы они не казались искаженными. Рис. 64 показывает иллюзию "стрел", но длины фигур здесь действительно различны, что можно проверить с помощью линейки. Этот метод измерения называется "уравниванием". Как и во многих других научных исследованиях, он чрезвычайно полезен при изучении восприятия. Здесь, однако, возникает одна трудность.

Рис. 64. Фигуры, содержащие иллюзию Мюллера-Лайера. Длины отрезков здесь подобраны так, чтобы отрезки казались одинаковыми. Этот способ позволяет измерить величину искажения

После "искажения" фигуры глаз получает уже не те сигналы, которые получал до этого. Как мы можем оценить влияние такого изменения на воспринимающую систему? Вряд ли влияние будет значительным, но прежде чем утверждать это, нужен опыт. Возникшая ситуация аналогична принципиальному затруднению, получившему в физике имя принципа Гейзенберга: акт измерения может изменить само измеряемое явление. Даже способ измерения с помощью нейтральной линии небезупречен, поскольку первоначальная иллюзорная фигура не содержит этой дополнительной линии. О подобных затруднениях надо помнить, но зрительные искажения следует продолжать измерять с уверенностью, порождаемой именно простотой применяемых методов.

Рис. 65. Линейка искажена: на ее видимую длину влияет фигура, содержащая иллюзию. Измерение все же удается, если линейку расположить вплотную к фигуре