你眼中的星光

伽利略看到天体在太空中旋转,但他对我们现在知道的源于他大脑的效应感到沮丧:同一颗木星卫星,在黑暗背景下看起来很小,而在明亮背景下看起来很大。达芬奇和亥姆霍兹在观察白色物体与黑色物体时,也遭受过类似的宏伟错觉。在这里,我们将展示一些大脑对亮度的错觉,作为我们新文章的补充,该文章名为幻觉,刊登在本月大众科学 MIND的纸质版中。

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安德森-温纳沃错觉 
来源:© 2005 自然出版集团

我们新的幻觉文章,刊登在2016年11月号的大众科学 MIND上,探讨了一个与科学本身一样古老的大脑难题。许多人认为伽利略·伽利莱是现代科学的第一人,但他无法相信自己的眼睛。他注意到,当他观察木星的一颗卫星,以巨大的行星为背景时,这颗卫星看起来比他观察同一颗卫星在黑色夜空中的亮点时要小。列奥纳多·达芬奇也注意到,视觉的精确度会随着明暗而变化(尽管他注意到这种效应是在画家的画布上)。尊敬的德国物理学家-医生赫尔曼·冯·亥姆霍兹认识到,这种效应一定与大脑有关,因为他一直在思考辐射错觉。

 


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辐射错觉。亥姆霍兹注意到,当在黑色背景上观察白色正方形时,它看起来比在白色背景上观察黑色正方形时要大。

在文章中,我们描述了一些光学和神经效应,这些效应导致了我们眼中明亮物体相对于黑暗物体更大的尺寸,以及相关的亮度效应,例如巴顿·安德森(西澳大利亚大学)和乔纳森·温纳沃(纽约大学)的错觉(见上方的移动月球图像)。我们还讨论了最近由纽约州立大学视光学院的何塞-曼努埃尔·阿隆索实验室和佛罗里达州朱庇特的马克斯·普朗克研究所的大卫·菲茨帕特里克实验室发现的这些效应的神经基础,以及它们在我们日常感知中所起的作用。

但这些对比效应并不能说明全部情况。光和暗在空间中如何相互作用的背景也很重要,正如爱德华·阿德尔森(麻省理工学院)令人难以置信的阿盖尔家族错觉所显示的那样(见下文)。在这里,我们看到一个灰色阴影的菱形,根据它周围的环境以及与周围环境的距离,会显得明亮或黑暗。

爱德华·阿德尔森 科学 • 第 262 卷 • 1993 年 12 月 24 日 

对比度不足够

尽管对比度对视觉至关重要,但阿德尔森在此证明,物体表面属性影响我们如何看待明暗还有其他无法解释的方式。阿德尔森的阿盖尔错觉表明,菱形a1a2的亮度看起来非常不同,尽管它们是相同的,而b1b2看起来更相似。顶部图像和底部图像之间唯一的区别是垂直明暗图案之间的间隙,由于某些未知的原因,这破坏了底部图像中阴影的出现。

Stephen L. Macknik is a professor of opthalmology, neurology, and physiology and pharmacology at SUNY Downstate Medical Center in Brooklyn, N.Y. Along with Susana Martinez-Conde and Sandra Blakeslee, he is author of the Prisma Prize-winning Sleights of Mind. Their forthcoming book, Champions of Illusion, will be published by 大众科学/Farrar, Straus and Giroux.

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