神经科学的一个事实是，我们体验到的一切实际上都是我们想象的产物。虽然我们的感觉感觉准确和真实，但它们不一定再现外部世界的物理现实。当然，日常生活中的许多体验都反映了进入大脑的物理刺激。但是，解释实际感官输入的神经机制也负责我们的梦境、错觉和记忆失灵。换句话说，真实和想象的事物在大脑中共享一个物理来源。因此，从苏格拉底那里吸取一个教训：“我所知道的就是我一无所知。”
神经科学家用来理解大脑如何创造现实感的最重要工具之一是错觉。从历史上看，艺术家和魔术师都利用错觉来深入了解视觉系统的内部运作。早在科学家研究神经元的特性之前，艺术家们就设计了一系列技巧来“欺骗”大脑，使其认为一块扁平的画布是三维的，或者一系列笔触实际上是静物。应用于建筑，他们的作品继续令人惊叹。
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视觉错觉被定义为物理现实与对物体或事件的主观感知之间的分离。当我们体验到这样的错觉时，我们可能会看到不存在的东西，或者看不到存在的东西，甚至看到与实际存在的东西不同的东西。由于感知与现实之间的这种脱节，这些光学技巧证明了大脑可能无法重建物理世界的方式。通过研究这些失败，我们可以了解大脑用来构建视觉体验的计算方法。
你撒谎的眼睛
视觉艺术家经常试图密切模仿现实。现实主义画家通过直观地运用透视、色彩、光线和阴影来传达现实、体积或距离的错觉。当他们成功时，创造出来的作品有时很难与模型区分开来。老普林尼在他的《博物志》中叙述了古希腊两位著名画家之间的传奇比赛：宙克西斯和帕拉西奥斯。两位艺术家都带着一幅覆盖着的画作参加比赛。宙克西斯揭开了他的作品：他画的葡萄非常逼真，以至于鸟儿从天而降啄食它们。宙克西斯确信自己获胜，试图揭开帕拉西奥斯的画作，以确认他的作品的优越性。然而，他被打败了，因为他试图拉开的帷幕正是帕拉西奥斯的作品本身。
绘画中的现实主义并非始于古希腊。即使是史前画家也使用技巧使他们的作品看起来更逼真。例如，阿尔塔米拉野牛被策略性地绘制在岩石的凸起处，这增强了野兽体积的印象 (a)。
这种技巧在视错画中发挥到了极致。视错画，有时称为幻觉主义，是一个法语术语，意思是“欺骗眼睛”。这种摄影现实主义风格最早出现在文艺复兴时期，并在 17 世纪在荷兰蓬勃发展。栩栩如生的图片有时看起来真的要从画框中跳出来。
罗马圣依纳爵·罗耀拉教堂的圆顶是巴洛克幻觉主义的一个伟大例子 (b)。教堂的建筑师奥拉齐奥·格拉西最初计划建造一个圆顶，但在教堂完工前去世，这笔钱被用于其他用途。三十年后，在 1685 年，耶稣会艺术家安德里亚·波佐被要求在祭坛上方的天花板上画一个假圆顶。波佐当时已经被认为是透视艺术大师，但他取得的成果仍然令人难以置信。即使在今天，许多参观圣依纳爵教堂的游客仍然惊讶地发现，宏伟的圆顶不是真实的，而是一种错觉。
另一个壮观的视错画幻觉是在斯帕达宫，我们在去年夏天参观过罗马的一座宫殿 (c)。弗朗切斯科·博罗米尼在庭院中创造了一个 37 米长画廊的错觉，拱廊尽头有一个真人大小的雕塑，沐浴在日光下。画廊实际上只有八米长，雕塑只有 60 厘米高。即使在今天，艺术家朱利安·比弗也在他的街头艺术中创造透视错觉。
透视问题
比萨斜塔并非以其绘画技巧而闻名，但它提供了另一个建筑学的例子，阐明了大脑的处理过程。在麦吉尔大学的弗雷德里克·金多姆、阿里·尤内西和埃琳娜·乔尔吉乌发现的比萨斜塔错觉中，同一倾斜和后退物体的两个相同的并排图像看起来以两个不同的角度倾斜 (d)。
比萨斜塔错觉——在 2007 年神经关联学会年度最佳视觉错觉竞赛中获得一等奖——揭示了视觉系统使用透视来帮助重建 3-D 物体的方式。我们说“重建”是因为视觉系统无法直接访问关于世界的 3-D 信息。我们对深度的感知来自基于几个规则的神经计算。这些规则包括透视（平行线在远处看起来会汇聚）、立体视觉（我们的左右眼接收同一物体的水平位移图像，从而产生深度感知）、遮挡（我们附近的物体遮挡较远处的物体）、阴影、明暗对比（物体对比度是光源位置的函数）和晕涂法（图像中焦点内和焦点外元素相互作用以及大气透明度水平所创造的深度感）。比萨斜塔错觉表明，大脑还使用两个后退物体的收敛角来计算它们之间的相对角度。
当我们观看两个倾斜的日本漫画女孩 (e) 时，错觉不会发生，即使这两个卡通图像是倾斜的。原因是卡通女孩看起来并没有向后退入深度，因此我们的大脑不期望它们会汇聚到远处。这种现象表明，大脑仅在特定情况下应用其深度感知工具包。
从 2-D 到 3-D
正如画家在扁平画布上创造深度错觉一样，我们的大脑根据来自我们基本上是 2-D 视网膜的信息创造深度错觉。视觉错觉向我们表明，颜色、亮度和形状不是绝对术语，而是由复杂的大脑回路积极创造的主观、相对的体验。这不仅适用于视觉体验，也适用于任何感觉。无论我们体验到“红色”的感觉、“方形”的外观，还是爱和恨等情感，这些都是我们大脑中神经元电活动的结果。
在电影《黑客帝国》中，墨菲斯问尼奥：“什么是真实？你如何定义真实？如果你说的是你能感觉到的、你能闻到的、你能尝到的和看到的，那么真实只不过是大脑解释的电信号。”这部电影没有告诉我们的是，即使尼奥从“黑客帝国”的虚假世界中觉醒到“真实世界”，他的大脑仍将继续构建他的主观体验，就像我们所有人的大脑一样，而这种体验可能与现实相符，也可能不相符。因此，在某种程度上，我们都生活在我们大脑创造的虚幻“矩阵”中。早在《黑客帝国》之前，神经学家和诺贝尔奖获得者约翰·埃克尔斯爵士就写道：“我想让你们意识到，自然界中不存在颜色，也不存在声音——任何此类事物；没有纹理，没有图案，没有美，没有气味。”
或者用西班牙剧作家佩德罗·卡尔德隆·德拉·巴尔卡的语言
“人生是什么？一场狂热。
人生是什么？一场幻觉，
一个影子，一个虚构，
而最大的收益微不足道；
因为人生皆是一场梦，
而梦只不过是
梦。”