视觉误差的科学分析

其实，自古以来，人类就有很多错觉，如不用理智来精细推测，用开放的心胸来包容，往往会被表面现象迷惑，将错就错，甚至哲学家也不例外。亚里士多德就曾经认为重的物体比轻的物体落地快，可是后来伽利略的斜塔实验证明他是错的。孔子即使被奉为中国的圣人却也不能避免。因此著名灵魂乐手马文·盖在上世纪60年代的流行歌曲中告诫人们：我们应该只相信眼见的一半。
那么，为什么自己亲眼看得真真切切的东西却可能并不是我们脑中浮现的呢？这是有一定的科学依据的。因为我们眼睛的构造、大脑的工作原理、我们的认识习惯以及一系列传统观念的束缚，使得眼见不一定为实。
一、人眼是有视觉限制的
我们人类有眼睛。正常人的眼睛在接触光线后，会产生视觉。但是人的眼睛有它特殊的构造，并不是一切光线都能使人产生视觉。红外线和据说蚂蚁能够看得见的紫外线，都不能够使人产生视觉。因此正常人的眼睛，也可以说是很有缺陷的。
二、人脑创造逻辑，非现实的信息
而现在华盛顿大学圣路易分校生物医学工程系和匹兹堡大学神经生物学系的合作研究显示，有时你看到的任何事都不能相信。研究人员发现，你实际上正在做的事和你认为你正在做的事，在大脑中显示的部位不同。
丹尼尔·莫朗是圣路易分校生物医学工程暨神经生物助理教授。他与合作伙伴——匹兹堡大学的安德鲁·修怀兹和安东尼·瑞纳专注于研究认知和视觉小把戏，以及猕猴和人对这些小把戏的反应。他们创造了一个虚拟实境电视游乐器对猴子进行实验，让它们以为自己在用手描绘椭圆形，而实际上它们是画着圆形。研究人员监控猴子的神经细胞，并分辨脑中哪一个区域显示圆形，哪一个区域显示椭圆形。他们发现主要运动皮质区显示的是实际行动，而隔壁一个称之为腹侧运动前区的部位，制造着椭圆的幻象。　这项研究显示，人脑会创造自己的一套逻辑，将非现实的信息予以合理化。例如第一次戴上一副双焦点的老花眼镜时，会发现眼睛看到的景象和手触摸到的周围环境是不大一样的。渐渐地大脑会进行调整，消除视觉与触觉的差异。腹侧运动前区在此扮演重要角色。
三、忽略事物的真实面貌
我们往往说“一见钟情”，其中说明我们对于事物的认识其实是十分模糊且第一印象的。我们对于一件事物的认识，一般上一开始只是对视觉信号进行模糊处理，即只对信号进行轮廓辨认和处理，也即只辨认主要特征。比如人或动物或物体；动的或静的；大或小；远或近；男或女；高或矮等等特别明显的差异进行甄别。我们只有在多次接触或引起注意的时候才会注意到更多的细节的东西。这就造成我们被第一印象所欺骗。
这也就是说，人在得到一个印象时，一是模糊扫描的，二是将其分成各种要素来记存的。也就是说记存的不是完整的印象。所以，即使是眼光最敏锐和记忆最好的人也无法真正还原一个事物的完整的印象。
四、“噪音”“眼见之景象”
这里的“眼见”指的其实是向别人描述自己“亲眼看见的东西”，人们往往把别人看见的东西就当成是事物的本来面目，认为既然有人看见了，又能如此详细的描述出来这总不会有错吧？但事实上，这之间往往会出现偏差。
人要将自己看到的事物传给另外别人时，并不能将原来的“印象”原原本本地送到别人的眼中。而是需要用另外的人体器官如：嘴——语言描述；手——图画描写；这就要转换，即将脑中记存的要素重新组合成印象并变成语言和动作。因为印象是要重新组合的，所以只要意识上出现偏差这种组合就会出现偏差，而且往往将自己没注意的差异漏掉。而在信息传播过程中，也会产生误差，这些都是“噪音”。接受这样的描述的人再将这些描述在大脑中进行类似的处理。这样与事物的原本面貌之间的差异就更大了。有时甚至是很离谱。
五、传统想法加上利害关系
亲眼看到的才信，对看不见、不能理解的一概不信，这是一般人判断真伪的方法。实际上这是由于传统想法加上利害关系蒙蔽了人的眼睛。正因为人们相信自己看到的就是真实的，这也往往会造成一种麻痹心里，忽略了其实应该是可以注意到的因素。使他们只看得见他们想要看到的，看不见他们不想看到的。所以这也是一种迷信，是迷信于自己的眼睛和观念，而正是这种固步自封的认识方法造成了科技无法进步。
比如我们看见室内的桌子、椅子、笔、砚、杯、盘都是静止不动的，是坚实无缝的。但是物理学家会告诉我们，在这些物质内部，电子围绕原子核以光的速度旋转着，原子与原子也是时刻不停地振动着。　电子与原子核，原子与原子之间都留着极大的空隙，非常疏松，像空气一样。这和我们看见外表的静止、坚实完全不一样。可见，人类的眼睛实际上是看不到物体真相的，必须用合乎逻辑的理智才能推得正确的答案。
六、辩证唯物主义观
平时我们认为确实看得一清二楚的事物，事实上有时也没有真正看清。科学家告诉我们，人眼所能看到的光线，只在可见光400～700纳米的电磁波长范围内，是极为有限的一部分；听到的频率范围也仅限于20～2万赫兹。　由于人眼的错觉，太空中原来大放光明的地方，长久以来一直被认为是漆黑一团，就是因为人眼的视力所限，即使借助某些工具，人观察到的也只能是最表层的显现。后来科学家意识到了这个问题，采用了红外线、紫外线、X射线来观察天体，结果豁然开朗，那些隐藏在黑暗中的天体瞬间出现在人类眼前，景象壮观得令人难以置信。当前最先进的哈勃太空望远镜，就能用红外线来观察天体。
正是由于上诉种种原因，使得我们看到的往往与事物本身是有出入的，尤其是第一印象。看上面的那些图也可以说明这一点，往往是第一眼欺骗了自己，当我们重新认真审视这些图时，就可以很快发现其中的奥妙了，　对此我们可以发现，对于眼睛所造成的视觉误差，虽然有人体构造等等的限制我们暂时无法改变，但对于我们的认识习惯等是可以减少我们这种不必要的“麻烦”的。这要我们在关注事物的时候，不要受陷于自己的刻板印象，不要急于下结论，多看多想，多点理性，少点鲁莽，很多“误会”是可以被消除的。
人们在实际生活中，是经常处于在不断地纠正错误中来感知和适应客观世界的。对外界刺激（信息）的特征的辨别能力，是我们认识世界和习得知识的重要手段。同时，对于错误的反映要不断进行校正。这一点在生活、工作和学习中很重要。例如，丧失听觉的人久而久之，其言语会变得不易听懂，这就是因为自己听不到自己发出的声音（语言）而得不到反馈和校正，甚而导致语言的丧失。因此对来自感官的错误反映的不断纠正可以提高我们的认识水平。外界事物形形色色，千变万化，而其间的联系又是错综复杂的，而人在头脑中对外界事物的反映只是有条件地近似地把握着外界事物，人对事物的认识带有个人的局限性。但辩证唯物主义认为客观事物是可知的，人对客观世界的认识是无止境的。就错觉（对客观事物的知觉）而言，除去“杯弓蛇影”、“草木皆兵”以及“风摇花影动，疑是玉人来”等等这些和主观情境相关联的不算外，诸如基于我们生理基础的那些现象所造成的错觉也不在少数。例如，在我们的视觉中，当物体的图像落在网膜的盲点部分，我们就会产生“视而不见”的错觉。（见上图）再如，看电影时银幕上人物的动作是跳动的而图像（画面）又是明暗交替的，但我们看起来，人物的动作是连续的，同时也没有明暗变化。这是利用了眼睛视觉存留的特性。电影画面每秒钟以24个的速度变换，这样“跳动”的画面就被看成连续动作（察觉不出动作的不连续性），同时因眼睛能在一定时间内保持住作用于它的光效应，人们看到的不是一系列闪动的图画，而是稳定的画面。
此外我们知道在颜色知觉中，每一种颜色都有它相应的互补色（互补色如用混色轮混合时，会成为灰色－－白色，只有亮度而无彩色）。红和绿是一对互补色，黄和蓝也是一对互补色，其他颜色也都各有其相应的互补色。黑和白也有互补关系。如果互补色两者同时呈现在一个画面上时，会显得分外鲜明。如果在周围充满一种颜色刺激时，无刺激的空档处便会产生互补色的感觉，从而产生所谓的“无中生有”的错觉。最常见的事实是在蓝色的天幕上出现的月亮（无色）会显黄色。汽车司机夜间行车时都有这样的经验，走在高压水银灯照明（蓝紫色光源）的道路上，自己的车灯（白炽灯）灯光显橙黄色；而走在钠灯照明（黄色光源）的道路上，自己的车灯显蓝色。这个例子说明感觉和知觉都会受背景的条件影响而有所改变。这种差异也不能不算作错觉。以上是生理性的现象造成的错觉。
在图片上由于明暗和阴影的影响，使我们得到凸出或凹入的知觉。同一张图片中的物体明亮部分在上方，阴影部分在下方，看上去这个物体是凸出的。把这张图片上下倒置过来，便会得到凹进去的知觉。这是我们长时间的生活经验造成的，在生活中光源（阳光）总是位于上方，这就自然形成凸出来的物体的明亮部分位于该物的上方，阴影在下方。凹下去的东西相反，这已是无例外的现象了。所以把同一张图片倒置就会得到相反的图像知觉。在没有更多参照物的条件下，两个物体中的一个在运动时，我们往往会把它们中任何一个看成运动的。例如，“云遮月”的时候，可以把月亮看成在云后移动，也可以把云看成在月亮前移动。如在暗室中用幻灯在面对被试者的幕布上呈现一个方框子，在框子中央有一个小方形，向左右移动框子时，被试者则感到方形在移动。这是因为人们一般的经验是，运动的对象总是在较大的静止的环境中移动，而且这种联系相当巩固，所以会产生这种错觉。我们都有这样的经验，乘火车时在列车里通过车窗看临近火车开动时，总是觉得自己所在的列车在开动。这是因为当乘车时，由于车的运行形成外物移动的知觉，这个经验牢固地印在脑海里，因而在列车里对临近列车的移动总是不假思索地认为是自己所在的列车在开动。但是，由于缺乏振动的感觉与推动的感觉，便会很快地意识到自己所乘的列车并未向前移动。