Postrzeganie złudzenia, iluzje

Obraz świata, jaki odbieramy, zależy co najmniej od trzech czynników: charakteru fal świetlnych, budowy naszego oka i procesów zachodzących w mózgu. Sami bez trudu możemy się przekonać, że postrzeganie jest czymś więcej niż tylko reakcją siatkówki na energię świetlną. Wystarczy pójść do kina. Przecież wyświetlany film jest zbiorem tysięcy nieruchomych klatek. A jednak obraz się porusza. Dlaczego? Wydarzenia dziejące się na ekranie możemy obserwować dzięki zjawisku bezwładności oka. Siatkówka człowieka nie jest w stanie śledzić i sygnalizować szybkich zmian jasności oglądanego obrazu. Jeżeli ktoś włącza i wyłącza żarówkę, możemy zaobserwować jej gaśnięcie, dopóki częstotliwość błysków nie przekroczy 30 na sekundę. Później zobaczymy już światło stałe, choć tak naprawdę miga ono nadal. Dzięki odpowiedniej konstrukcji projektora obraz kinowy migocze z częstotliwością 72 błysków na sekundę i nie jesteśmy w stanie oddzielić w nim pojawiających się jedna za drugą klatek.

Naukowcy opisali także tak zwane zjawisko „fi”, które najłatwiej zademonstrować w ciemnym pokoju, zapalając pojedynczo i w krótkich odstępach czasu dwie znajdujące się obok siebie żarówki. Obserwując je, odniesiemy wrażenie, że światło porusza się od jednej żarówki do drugiej. Wykorzystują to twórcy reklam świetlnych i ożywiają ekrany składające się z setek niewielkich lampek. Taki sam pozorny ruch wykorzystuje kino. Patrzymy na kolejne, nieznacznie różniące się obrazy i nie dość, że nie zdajemy sobie sprawy z ich migotania, to jeszcze różnice między nimi wywołują u nas wrażenie ruchu.
Ruchomy ognik
Kino nie jest jedynym dowodem na to, jak łatwo nas oszukać i sprawić wrażenie, że porusza się coś, co tak naprawdę jest nieruchome. Już Arystoteles opisał tak zwany efekt wodospadu. Trafnie zauważył, że jeżeli przez dłuższy czas patrzymy z niewielkiej odległości na spadającą wodę, a potem przeniesiemy wzrok na skały lub ścianę lasu, to będziemy mieli wrażenie, że płyną one do góry. Podobne wrażenie wywołuje obserwacja obracającego się koła z narysowaną spiralą. Widzimy, że spirala „zmniejsza” swoją wielkość. Jeśli popatrzymy jakiś czas na spiralę, a później zaczniemy przyglądać się jakiemukolwiek nieruchomemu przedmiotowi, wyda się nam, że zwiększa on swoje wymiary. Oczywiście, w obu wypadkach mamy do czynienia ze złudzeniem. Powoduje je zmęczenie i adaptacja do bodźca tak zwanych detektorów cech. Są to znajdujące się w naszym oku zespoły komórek nerwowych, wyspecjalizowane w odbieraniu i rejestracji ściśle określonych właściwości przedmiotów. Odpowiednie detektory cech (noszące też nazwę „analizatorów cech”) są pobudzane tylko wtedy, gdy w polu widzenia znajdą się na przykład linie poziome, linie pionowe, obraz krawędzi lub gdy coś się porusza. Bardzo ciekawych informacji na temat działania detektorów tego rodzaju dostarczyły badania oka żaby. Okazało się, że narząd wzroku tego płaza wyposażony jest w cztery rodzaje zespołów komórek nerwowych, wyspecjalizowanych w rejestrowaniu owadów i bocianów. „Detektory owadów” (stanowiących podstawowy pokarm żaby) pozwalają zidentyfikować drobne, szybko poruszające się kształty. Żaba w ogóle nie reaguje na martwe owady. Podczas eksperymentów mogła umrzeć z głodu, obłożona dookoła nieżywymi muchami, żukami czy motylami. Zaczynała się nimi interesować dopiero wtedy, gdy naukowcy sztucznie wprawiali je w ruch. Komórki, umownie nazwane „detektorami bocianów”, reagują na duży, przesuwający się w polu widzenia żaby cień. Podobnie ludzkie detektory cech reagują tylko na ściśle określone bodźce. Człowiek posiada grupy komórek wrażliwych na różne rodzaje ruchu. Podczas patrzenia na spadającą ścianę wody lub obracającą się spiralę po pewnym czasie część detektorów ulegnie zmęczeniu, a inne pozostaną „świeże”. Dlatego gdy przeniesiemy wzrok na jakiś nieruchomy obiekt, przez chwilę będziemy „widzieć” takie dziwne rzeczy, jak na przykład płynące w górę skały. Pozornych ruchów zaobserwowano znacznie więcej. Jeśli w ciemnym pokoju pozostawimy zapalony papieros, usiądziemy kilka metrów od niego i zaczniemy się intensywnie wpatrywać w czerwony ognik, to po pewnym czasie zacznie się on poruszać. Wrażenie będzie bardzo realistyczne. Światełko wykona na przykład gwałtowny skok, łagodnie popłynie do przodu, a następnie się oddali. Nie oznacza to jednak, że uaktywniliśmy swoje ukryte zdolności psychokinetyczne. Papieros pozostaje przez cały czas w popielniczce. Wrażenie ruchu wynika prawdopodobnie ze zmęczenia mięśni oka.
Dłuższa równa linia
Inne są zupełnie przyczyny tak zwanego ruchu indukowanego. Spotykamy się z nim na przykład podczas obserwacji księżyca przebijającego się przez pędzone wiatrem chmury. Ma my wtedy wrażenie, że to nie one, lecz księżyc płynie po niebie. Badania udowodniły, że gdy o ruchu informuje nas tylko zmysł wzroku, skłonni jesteśmy przypuszczać, że porusza się przedmiot, który jest, lub wydaje się być, mniejszy (w tym wypadku księżyc), a nie przedmiot większy (chmury).Następną grupę złudzeń stanowią zjawiska powodujące błędną ocenę wielkości i odległości przedmiotów. Najprostszy dowód na to, jak bardzo zwodniczy bywa wzrok, można przeprowadzić, rysując, jedna nad drugą, dwie linie równej długości. Jedna z nich zakończona jest strzałkami zwróconymi na zewnątrz, a druga strzałkami zwróconymi do wewnątrz. Wydaje nam się, że pierwsza linia jest krótsza, a druga dłuższa. Stosując identyczny trik, można spowodować, że linie o    różnych długościach będą sprawiać wrażenie równych. Bardzo łatwo też „zmieniać” wielkość przedmiotów, łamiąc zasady perspektywy. Wiemy, że to, co znajduje się w większej odległości od obserwatora, wydaje się mniejsze. Jeżeli na przykład z odległości kilometra widzielibyśmy człowieka równego wielkością osobie widzianej z dwóch metrów, to musiałby on być prawdziwym olbrzymem. W rzeczywistości takie cuda się nie zdarzają, jednak za pomocą odpowiedniego rysunku bardzo łatwo zmylić ludzkie oko. Wystarczy narysować prosty krajobraz, którego główny element stanowią niknące w oddali tory kolejowe. Tam, gdzie są one szersze, dorysowujemy jedną kłodę drewna, a tam, gdzie węższe, drugą, takich samych rozmiarów jak pierwsza. Naprawdę są identyczne, ale zgodnie z zasadą postrzegania obiektów oddalonych kłoda umieszczona na rysunku dalej powinna być w rzeczywistości znacznie większa, skoro jest narysowana jako równa kłodzie bliższej. Tak też nam się wydaje. Co więcej, odpowiednio manipulując rysunkiem, na którym umieściliśmy kłody różnych rozmiarów, możemy na tyle oszukać patrzącego, że kłoda w rzeczywistości mniejsza wyda się znacznie większa. Innym złudzeniem jest wrażenie, że długie równoległe linie w odcinkach środkowych zbliżają się do siebie. Zdawali sobie sprawę z tego fenomenu już Grecy i dlatego ich architekci w słynnym Partenonie wszystkie równoległe linie pośrodku nieznacznie od siebie oddalali.

Sześcian Neckera
Wielkość przedmiotu możemy też zafałszowywać, odpowiednio komponując rozmiary elementów rysunku. Najprostszym przykładem są rysunki dwu kół jednakowej wielkości. Na pierwszym z nich koło otoczone zostało mniejszymi kółkami, na drugim  większymi. Obserwator mógłby przysiąc, że pierwsze koło jest większe od drugiego, co jest nieprawdą. Bardzo ciekawy przykład tego zjawiska znajdujemy na ilustracji w książce Philipa Zimbardo i Floyda Rucha „Psychologia i życie”. Przedstawia ona scenę poprzedzającą pojedynek Dawida z Goliatem. Na pierwszym planie stoi mały Dawid otoczony znacznie większymi od niego wojownikami, a w oddali widać ogromnego Goliata, który z kolei o kilka głów przewyższa swoich żołnierzy. Wydaje się, że na rysunku Dawid jest przy Goliacie karzełkiem. Gdy jednak usuniemy wszystkie szczegóły, pozostawiając jedynie obu legendarnych przeciwników, okaże się, że w rzeczywistości Dawid jest niemal dwa razy większy niż Goliat. Psycholodzy już dawno odkryli, że przy ocenie odległości często posługujemy się naszą wiedzą o rozmiarach przedmiotów. Jeśli widzimy na szosie samochód wielkości dziecięcej zabawki, to wiemy, że jest on bardzo daleko. Prosty eksperyment udowodnił, że i w tym wypadku łatwo nas zmylić. Naukowcy przygotowali trzy karty o różnych rozmiarach. Karta A miała naturalne rozmiary. Karta B była od niej dwa razy mniejsza, a karta C dwa razy większa. Wszystkie trzy ustawiono w jednej linii naprzeciw obserwatora, który nie miał oprócz nich żadnych innych wskaźników odległości czy punktów odniesienia. Okazało się, że dla osoby poddawanej testom karty wcale nie stały w jednej linii. Nie znając ich prawdziwych rozmiarów, uznała, że są identyczne i że rozmieszczono je w różnych odległościach. Karta C miała więc być dwa razy bliżej niż karta A, a karta B dwa razy dalej niż karta A.Za większość opisanych wyżej pozornych zmian rozmiarów i odległości odpowiedzialne są procesy zachodzące w mózgu człowieka. Nadal nie wszystkie z nich zostały wyjaśnione. Podobne źródło ma też tak zwany sześcian Neckera oraz zjawisko „rośnięcia” księżyca wznoszącego się ponad horyzont. Aby zrozumieć, na czym polega fenomen sześcianu Neckera, wystarczy wpatrywać się w ściankę przezroczystego sześcianu zaznaczoną kropką, a później w ściankę bez kropki (w obu wypadkach chodzi o ścianki pionowe, które mają kształt kwadratów, a nie o boczne kwadraty widziane w perspektywie zbieżnej jako romby). Po chwili zauważymy, że tak naprawdę nie ma ścianki przedniej i tylnej. Sześcian „zmienia się”  raz ścianka z kropką jest dalej, raz bliżej. Figura zwraca się to na dół, to do góry. Pozorne zmiany wielkości tarczy księżyca intrygowały już Ptolemeusza i astronomów arabskich. Zastanawiano się, czemu księżyc wznoszący się tuż nad horyzontem, wydaje się większy niż w chwili, gdy jest wysoko na niebie, ponad naszą głową. Tego zjawiska nie wyjaśniono do dziś. Być może, chodzi o podświadome wnioskowanie patrzącego, że tarcza dobrze widoczna na dalekim horyzoncie musi być większa od tej, która znajduje się tuż nad naszą głową. Istnieją jednak i inne teorie, na przykład biorące pod uwagę fakt, że przy patrzeniu do góry napięte są mięśnie szyi.

Znikające gałęzie
Inne przyczyny niż „ruchomość” sześcianu Neckera czy „wydłużanie” linii ma tak zwane zjawisko irradiacji. Polega ono na rozszerzaniu się plam jasnych kosztem ciemnych. Jasne, świecące powierzchnie nakładają swoje promieniowanie na powierzchnie ciemne i pozornie je zwężają. Natura tego zjawiska długo pozostawała nie wyjaśniona. Zbyt mało wiedziano o budowie ludzkiego oka. Dopiero współcześnie zaobserwowano, że bardzo jasne światło ulega rozproszeniu w układzie optycznym ludzkiego oka i pobudza także te części siatkówki, na które pada obraz ciemniejszych szczegółów. Dlatego pod słońce gałęzie wydają się cieńsze, a ich kontury stają się niewyraźne. Złudzeniom możemy ulegać także podczas obserwacji kolorów i kontrastów. Naukowcy opisali zjawisko nazwane „pozorną zmianą odcienia barwy”. Na przykład barwa czerwona przy dłuższym wpatrywaniu się w nią staje się lekko żółtawa, natomiast fioletowa zaczyna być fioletowo niebieska. Ogólnie można stwierdzić, że na skutek długotrwałego działania bodźców barwnych o większej długości fali wrażenie, jakie odbieramy, zaczyna przybierać ton odpowiadający bodźcowi o długości fali nieco krótszej. Zasada ta działa też w drugą stronę i fale krótsze odbieramy po pewnym czasie jak dłuższe. Zauważono również, że barwy „powiększają” lub „zmniejszają” przedmioty, a nawet wypływają na naszą ocenę ich ciężaru. Kolory jasne mają najczęściej własność optycznego powiększania przedmiotów i ich przybliżania. Przeciwnie działają barwy ciemne. W tej regule zdarzają się jednak wyjątki. Jedną z nich jest kolor niebieski, który pozornie zwiększa dystans w stosunku do oglądanego przedmiotu. Prawdopodobnie wynika to z naszych skojarzeń z niebem i niebieskawą barwą odległych elementów krajobrazu; kolor ów powstaje na skutek rozproszenia promieni krótkofalowych przez zawartą w powietrzu mgłę i pyły. Równie ciekawym zjawiskiem, jak pozorna zmiana rozmiarów różnokolorowych przedmiotów, jest tak zwany kontrast następczy. Jeżeli staniemy w głębi ciemnego pokoju i przez dłuższy czas będziemy się wpatrywać przez okno w jasne niebo, to po przeniesieniu wzroku na białą ścianę zobaczymy negatyw przed chwilą widzianego obrazu. Wynika to z faktu, że różne obszary siatkówki zaadaptowały się w różnym stopniu. Te, na które padał obraz ciemnej ramy okiennej, przystosowały się do mniej intensywnego światła. Te, na które padał obraz nieba  do intensywniejszego. Po skierowaniu wzroku na białą ścianę obszary siatkówki zaadaptowane do mniej intensywnego światła będą wrażliwsze i do naszego mózgu trafi obraz jasnej ramy okiennej.

Bawoły czy owady?
Naukowcy już dawno udowodnili, że postrzeganie człowieka kształtuje się od najmłodszych łat. Zależy od wieku i od środowiska, w jakim żyjemy. Najprostszym dowodem na to jest choćby porównywanie tego, co widzimy, z naszą wiedzą o rozmiarach przedmiotów. Wraz z wiekiem doskonali się na przykład umiejętność interpretacji obrazów. Jeżeli pokaże się przedszkolakom rysunki twarzy złożonych z owoców (np. pomarańcze zamiast oczu, banan zamiast ust, winogrona zamiast włosów itd.), to dzieci zobaczą jedynie poszczególne owoce. Dzieci dziewięcioletnie rozpoznają już zarówno owoce, jak i twarz z nich ułożoną. W „Psychologii głębi” znajdujemy opis tego, jak środowisko, w którym człowiek żyje, wpływa na percepcję odległości i głębi. W eksperymencie przeprowadzonym przez antropologa Colina Tumbulla wziął udział Pigmej ze szczepu BaMbuti. Ludzie ci większość swego życia spędzają w gęstej dżungli tropikalnej, gdzie wzrok nie sięga dalej niż kilka metrów. Tumbull wywiózł Pigmeja o imieniu Kenge na otwartą równinę. Zgodnie z relacją antropologa: „Kenge patrzył na równinę, tam gdzie w odległości kilku mil pasło się stado złożone mniej więcej ze 100 bawołów. Zapytał mnie, co to jest za rodzaj owadów, a ja powiedziałem mu, że to są bawoły  dwa razy większe od znanych mu bawołów zamieszkujących dżunglę. Zaśmiał się głośno i powiedział mi, żebym nie opowiadał takich głupich historyjek, i zapytał mnie znowu, co to za rodzaj owadów. Następnie mówił sam do siebie, poszukując widocznie bardziej inteligentnego towarzystwa, i próbował porównywać bawoły do różnych znanych mu żuków i mrówek. Nadal robił to samo, gdy wsiedliśmy do samochodu i pojechaliśmy tam, gdzie pasły się zwierzęta. Obserwował je, jak stawały się coraz większe […] i mruczał, że to są czary. […] W końcu, gdy uświadomił sobie, że to są prawdziwe bawoły, przestał się bać, lecz nadal zastanawiał się, dlaczego były takie małe…”.Podobnych eksperymentów przeprowadzono więcej. Na przykład członkowie niektórych plemion afrykańskich nie byli w stanie rozpoznać obrazu przedstawionego na fotografii. Pewna kobieta dostała do ręki zdjęcie syna. Zrozumiała, o co chodzi, dopiero po dłuższych tłumaczeniach i zwróceniu uwagi na niektóre szczegóły fotografii. Nie widziała wcześniej nigdy w życiu zdjęcia, tak samo jak Kenge nigdy nie obserwował z daleka bawołów. Łatwo zwieść nie tylko członków plemion prymitywnych, ale i ludzi żyjących w społeczeństwach wysoko rozwiniętych. W ramach eksperymentu zbudowano na przykład pokój, w którym przechadzający się wzdłuż ściany człowiek rósł lub malał. W lewym rogu był karzełkiem, a w prawym olbrzymem sięgającym głową sufitu. Złudzenie powstawało dzięki odpowiedniemu ustawieniu kamery filmującej eksperyment i zupełnie nietypowej konstrukcji pomieszczenia, które było nie prostokątne, lecz trapezoidalne. Oczywiście, „cywilizowany” obserwator zakładał, że pokój jest zupełnie normalny, bo przecież nikt nie mieszka pośród ścian o różnej wysokości z pochylonym sufitem. Złudzenia są nie tylko ciekawostkami świata przyrody, które mogą dostarczyć nam chwili rozrywki. Badając ich naturę, staramy się zrozumieć naturę widzenia i postrzegania. Niektóre zagadki zostały już rozwiązane, inne nadal intrygują naukowców.