本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我们的新书《错觉冠军：令人难以置信的图像和神秘大脑谜题背后的科学》现已出版！
我们的出版商，即《大众科学》和法拉尔、斯特劳斯和吉鲁的联合出版社，在印刷所有华丽的全彩色错觉并使其突出方面做得非常出色。而且还有很多内容不仅仅是表面看到的！除了可以打印在页面上的错觉之外，还有许多令人惊叹的视觉效果最好在电脑屏幕上欣赏。在接下来的几周内，我们将利用此空间分享来自年度最佳错觉大赛的错觉，这些错觉由于其动态特性，在《错觉冠军》中没有深入介绍。
来源：《错觉冠军》书籍
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
空心面具上的转动眼球和《驱魔人》错觉
罗格斯大学的视觉研究员托马斯·帕帕托马斯和他的同事（技术员汤姆·格雷斯、高级工程师罗伯特·邦金和计算机图形专家马塞尔·德·希尔）创造了一些不同寻常的空心面具错觉版本。在经典的空心面具错觉中（您可以在迪士尼乐园的鬼屋或巴塞罗那的高迪圣家堂等其他地方看到），面具放置在光源前，其开口背面朝向观看者。尽管面具是凹形的，但我们的大脑假设所有面孔都是凸形的。当观看者直接位于前方时，凸形面孔只会朝一个方向看，而当观看者横向移动时，凹形面孔看起来会朝向一个角度。在另一个著名的演示中，当一个空心面具在转盘上旋转时，它看起来会朝与转盘实际方向相反的方向转动。
帕帕托马斯将三维眼球和一个鼻环固定在一个空心面具上。当面具旋转时，眼球和鼻环看起来会朝与面部相反的方向转动。
接下来，该团队从经典恐怖片《驱魔人》（以及琳达·布莱尔作为被恶魔附身的女孩令人印象深刻的头部旋转）中获得灵感，制作了一个“空心身体”错觉。帕帕托马斯和他的同事之前在空心面具的内部涂漆，使其看起来突出。现在他们将一个空心面具和一个非空心躯干配对，反之亦然。这些雕塑没有可移动部件，但当头部-躯干组合体旋转时，“效果就像《驱魔人》中那样，从一个 3D 刚性[身体]中伸出一个灵活的扭曲的脖子”，帕帕托马斯说。这种错觉揭示了大脑用来解释面部和身体方向的一些偏见。例如，您的大脑假设人们的面部和身体是被太阳从上方照亮的。因此，当您看到一个空心面具或身体并且光照方向似乎反转时，旋转方向也会反转。观看下面的视频，观看魔鬼的后裔的头部围绕其躯干做 360 度错觉旋转。
托马斯·帕帕托马斯回答了一些关于他的错觉创作的问题（为了清晰起见，进行了编辑）：
错觉追逐者：您的错觉是如何工作的，它们告诉我们关于我们的大脑和思维的什么？
帕帕托马斯：空心面具是一种被称为“深度反转错觉 (DII)”的错觉的例子。由于先前存储的关于面部是凸形的知识，我们把空心面具感知为规则的凸形面孔 (DII)。深度反转的结果是，我们将旋转的空心面具感知为以与物理旋转方向相反的方向旋转的凸形面孔。然而，如果我们添加一个外部的 3D 对象（例如鼻环），则不会将该对象感知为深度反转，因此将感知到它以物理旋转方向旋转。这产生了剪切运动错觉，其中面部和鼻环看起来会朝相反方向旋转。
空心面具上的转动眼球和《驱魔人》错觉都基于以下两个关于绕轴旋转的 3D 物体的观察结果：（1）如果 3D 物体的深度被感知为它实际存在的深度，那么它将看起来以真实、物理的旋转方向旋转。（2）另一方面，如果 3D 物体的深度反转（凹面被感知为凸面，反之亦然），那么它将看起来以与物理方向相反的方向旋转。3D“《驱魔人》错觉”被构建为“雕塑”，其中包含两个都被真实涂色的组件：躯干和面部。躯干是凹形的，头部是凸形的，反之亦然。由于我们存储的关于躯干和面部是凸形的知识，只有凹形的组件被深度反转并朝相反方向旋转。因此，脖子看起来会扭曲。
就像空心面具上的转动眼球一样，《驱魔人》错觉向我们表明，我们最终感知到的不仅仅取决于到达眼睛的数据驱动的感觉信号，还取决于影响我们如何解释这些感觉信号的先验知识。
错觉追逐者：您的错觉与我们在日常生活中可能遇到的任何体验有关吗？
帕帕托马斯：深度反转错觉在日常生活中很少发生；它们几乎完全是由错觉制造者设计的刺激产生的，这些错觉制造者利用了存储的知识如何影响对 3D 物体的感知这一特点。
有趣的是，深度反转错觉可以用作精神分裂症的诊断工具，因为事实证明，患者往往比对照组更少地感知到此类错觉。我们正在与精神分裂症专家史蒂文·西尔弗斯坦博士合作，开发基于此类错觉的诊断工具。
错觉追逐者：您是如何发现您的错觉的？
帕帕托马斯：我知道空心面具的相反旋转方向效应是由于深度反转造成的。然后我开始思考如果添加到空心面具中就不会被深度反转，从而会沿物理运动方向移动的 3D 对象。我添加了球形眼球和鼻环，果然，它们确实起到了朝物理方向旋转的作用，与面具的方向相反。
为了创造《驱魔人》错觉，我推理说，我们存储的关于面孔是凸形的知识并非独一无二。因此，我们的视觉系统也一定存储了关于身体是凸形的知识。我用凹形躯干进行了实验，并证实了我的预测，即在某些一般条件下，躯干会被深度反转，人们会将其感知为凸形。然后，我们着手合并一个凹形躯干和一个凸形头部。这是一个简单的步骤，尽管在机械方面具有挑战性。