Как работает иллюзия резинового карандаша?

Наверное, все знают простейший фокус с карандашом — когда вы берете карандаш за кончик и слегка покачиваете вверх-вниз. В итоге при правильном выполнении фокуса прямая линия выглядит как извивающаяся волна, точно карандаш сделан из резины. Но как работает эта иллюзия?

Итак, как работает иллюзия резинового карандаша?

Этот карандаш кажется вам резиновым

Этот карандаш кажется вам резиновым?

Начнем с простого: ваши глаза и мозг просто не успевают. Когда свет попадает в ваши глаза, рецепторы, называемые палочками и колбочками, передают сигнал по нервам в мозг, который его обрабатывает. Каждый из этих сигналов можно представить как фотографию — мозг просто связывает эти изображения воедино так, что кажется, будто они движутся плавно.

Но у людей очень медленные зрительные системы. Согласно исследованию 2016 года, опубликованному в журнале PLOS One, люди могут обрабатывать от 50 до 100 отдельных «кадров» в секунду, в зависимости от размера того, что мы видим. Для сравнения: некоторые виды птиц могут обрабатывать 145 кадров каждую секунду. Есть некоторые свидетельства того, что комнатные мухи могут обрабатывать до 270 кадров в секунду, а самые быстрые насекомые — даже 400 кадров в секунду.

При отслеживании быстродвижущегося объекта ваша зрительная система фактически не ощущает движение объекта в реальном времени. Напротив, каждый «кадр» оставляет на сетчатке глаза, которая воспринимает свет, примерно миллисекундный отпечаток. Вот почему, если вы быстро махнете рукой перед лицом, то увидите нечеткое пятно, и вот почему кажется, будто люминесцентные лампы излучают ровный свет, хотя на деле они моргают. Если бы вы были, скажем, голубем, то увидели бы стробоскоп.

Фотография с длинной выдержкой, показывающая иллюзию резинового карандаша в действии.

Фотография с длинной выдержкой, показывающая иллюзию резинового карандаша в действии.

Так что когда кто-то трясет карандашом, ваша зрительная система на самом деле не фиксирует это движение в деталях.

Это если кратко. Более расширенную версию сделал профессор психологии Джеймс Померанц (James R. Pomerantz). Первое исследование этой иллюзии он опубликовал в 1983 году — тогда он использовал компьютер для детального графического изображения каждого кадра и изобразил 32 различных сценария траектории движения карандаша. Оказалось, что схема, обозначенная числом 16, «создает идеальную иллюзию».

32 различных сценария движения карандаша

Померанц нарисовал 32 различных сценария движения карандаша. В каждом из них карандаш держится в разных точках или поворачивается под другим углом. «Число 16 создает идеальную иллюзию», — сказал Померанц.

Его результаты, опубликованные в журнале Perception and Psychophysics, показали, что если карандаш держать рядом с кончиком и так покачивать, графики каждого отдельного кадра соединяются вместе, образуя для человека плавную кривую.

Но это еще не все. Более поздние исследования показали, что теория Померанца является важной частью, но не полностью отвечает на вопрос, почему карандаш как бы превращается в резину. В ходе совместной работы группы ученых из Германии и США предложили участникам двигать глазами определенным образом — идея заключалась в том, что движение глаз изменит «снимки», которые эти люди делают на своей сетчатке.

Исследование 2007 года, опубликованное в Journal of Vision, показало, что движение глаз действительно делает карандаш визуально менее гибким, но не в той степени, как ожидалось на основании теории Померанца.

Еще один эксперимент подтвердил подозрение исследователей, что в этой истории есть нечто большее. Прямоугольник, нарисованный вокруг внешней стороны линии и одновременно перемещаемый вверх и вниз, также изменил воспринимаемую эластичность карандаша. Четкие границы помогали мозгу распознать движение карандаша. Фактически, когда рамка и карандаш двигались вместе, участники эксперимента увидели прямую линию, движущуюся вверх и вниз.

Все вместе предполагает, что дело не только в «снимках», которые делают наши глаза, но и в контексте и том, как наш мозг обрабатывает снимки.

Правда, все еще непонятно, почему наш мозг не может обработать прямую линию, движущуюся вверх и вниз. Но ученые знают, что человеческий мозг «просто делает все, что в его силах».

источник

Поделись

  • Спасибо!