Говорят, чтобы поверить, надо увидеть. Не всегда. В случае со зрительными иллюзиями «увидеть» — это почти наверняка обмануться.

Параллельные прямые ползут вкривь и вкось, от водоворотов спиралей, которые вовсе не спирали, кругом идет голова, перед глазами мелькают фантомные пятна, а неподвижные круги неудержимо вращаются. Почему?

Главное — контраст

В жизни часто бывает, что самое удивительное происходит с совершенно простыми на первый взгляд вещами. Взять хотя бы иллюзию, которую называют «решетка Германна». Все просто как пять пальцев: черные квадраты на белой бумаге. Но на пересечении белых линий появляются иллюзорные серые пятна, которые пульсируют, становясь то ярче, то темней. Вы смотрите десять секунд, тридцать. Квадраты повисают над бумагой. Минута, две. По краям квадратов появляется какое-то сияние. Десять минут. Вам кажется, вы сходите с ума. И откуда берутся серые пятна?!

Восприятие этой иллюзии, как и всего, что мы видим, начинается, когда отраженный от объекта свет попадает в наш глаз и фокусируется на светочувствительных клетках (колбочках и палочках). Механизм обработки сигналов от этих клеток сложный и многоступенчатый. Обработка начинается уже на уровне сетчатки, в состав которой входит слой ганглиозных клеток, чувствительных к перепадам яркости. Дальше информация идет в высшие отделы коры головного мозга, где обрабатываются более сложные детали картинки, прежде всего выделение фигуры и фона. И наконец, к анализу поступивших сигналов подключаются логические суждения, наш жизненный опыт и культурные стереотипы.

Важней всего для нашего глаза информация о резких изменениях яркости. Именно по перепадам яркости мы распознаем все разнообразие контуров, фигур и цветовых оттенков. Каждая ганглиозная клетка суммирует сигналы, которые поступают от определенного участка сетчатки. Механизм суммации таков, что ганглиозная клетка «молчит», если на участке нет изменения яркости, и «кричит» при резком перепаде. Поэтому контрасты по яркости выделяются и подчеркиваются: белое, окруженное черным, кажется белее.

В решетке Германна белые линии соседствуют с большими массивами черного, оттого — по контрасту — кажутся еще белее. В местах же их пересечения в поле зрения ганглиозных клеток попадает гораздо меньше черного, и цвет этих участков воспринимается без изменений. Однако на фоне «супербелых» линий он кажется более «серым» — вот и разгадка фантомов.

Сюрпризы штриховки

Процесс преломления света роговицей и хрусталиком тоже подбрасывает нам немало сюрпризов. К счастью, диагноз «астигматизм» и очки со специальными линзами мало кому достаются, но вряд ли найдется человек с роговицей и хрусталиком идеально сферической формы. Редко кто одинаково четко видит вертикальные и горизонтальные линии. От этого штриховка в разных направлениях кажется неодинаково яркой. Проявления астигматизма усиливаются, если в рисунке преобладают не наклонные, а горизонтальные и вертикальные линии — поверните страницу на 45 градусов. (Кстати, чтобы горизонтальная линия казалась равной по величине вертикальной, она должна быть более чем на 30% длиннее.)

Со штриховкой связана иллюзия Цольнера — одна из самых загадочных при абсолютной внешней простоте. В 1860 году И.Х. Поггендорф, редактор физико-химического журнала, получил статью астронома Ф. Цольнера, в которой автор описал иллюзию, случайно подмеченную им в рисунке ткани. Длинные параллельные линии, пересеченные серией коротких диагональных отрезков, кажутся расходящимися. (Проверьте на рисунке «Три в квадрате».) А внимательный редактор обратил внимание на другую особенность присланного рисунка. Кажется, что части наклонной линии до и после пересечения смещены относительно друг друга. (Попробуйте начертить фломастером линию на штриховке внизу этой страницы.) При множестве гипотез убедительного объяснения этим иллюзиям пока нет. По одной из версий, места пересечений оказываются в «поле зрения» нескольких ганглиозных клеток, одни сигнализируют мозгу: «горизонтальная», соседние перебивают их: «диагональная». Из-за наложений сигналов, возможно, и возникают подобные иллюзии.

Фон и фигура

Мы не можем одновременно анализировать все видимое вокруг, а потому ежесекундно «расчленяем» мир на объекты-фигуры, которые важны, и фон, который не важен. Поток света от фигуры попадает на центральную часть сетчатки, где расположены ганглиозные клетки с маленьким «полем зрения», дающие максимально точную информацию при суммировании сигналов от зрительных рецепторов. Поэтому фигуру мы видим во всех ее деталях и подробностях, а фон, проецирующийся на периферию сетчатки (где к каждой ганглиозной клетке идут сигналы от гораздо большего числа рецепторов), представляется менее четким. Этим, кстати, объясняется появление серых точек в решетке Германна только на периферии.

Важный вопрос — на основании каких признаков нечто выделяется из фона в фигуру? Прежде всего, если это нечто четко очерчено. Причем наличие реального контура необязательно. Три точки на листе бумаги мы будем воспринимать как треугольник, мысленно соединив их прямыми.

Выделение фигуры из фона идет на подсознательном уровне. Посмотрите на иллюзию Акиоши Катаока «Ринго». Центральная часть картинки явно выделяется в покосившийся квадрат. Почему? Приглядитесь к тонким линиям на пересечении цветных ячеек. Там, где искажения нет, нарисованы чередующиеся черные и белые крестики (внутри квадрата порядок чередования меняется). А теперь внимательно проследите за контуром «квадрата». Здесь нет ни одного правильного крестика! Сколько времени у вас бы ушло на осознание этого, не будь подсказки? А мозг молниеносно уловил различия, связал все выбивающиеся из общего порядка перекрестия замкнутым контуром и выделил фигуру.

Ощущение объема

Мир вокруг нас трехмерен, а его проекция на сетчатку глаза двумерна. Постоянно сканируя освещенные объекты, глаз отслеживает распределение света и тени по их поверхности. Мозг с невероятной скоростью обрабатывает полученную информацию и воссоздает трехмерную форму. Кажется, что по странице с иллюзией «Волны» и вправду идут волны. Эффект третьего измерения возникает благодаря белой и темно-коричневой окантовке «кофейных зерен», где темное — намек на отбрасываемую зерном тень. Положение «теней» на рисунке меняется, и в основном поэтому нам кажется, будто журнальная страница коробится от перетекающих волн.

В движеньи жизнь

Иллюзии движения — самые впечатляющие и самые труднообъяснимые. Ведущую роль здесь играет периферическое зрение. Попробуйте поднести палец к виску. Вы не будете его видеть. Но стоит пошевелить пальцем, и движение будет замечено, хотя зрительная система и не сможет распознать, что же там мелькает.

Важная информация о движении — это изменение освещенности (степени яркости) деталей объекта, улавливаемое периферийным зрением. Поэтому большинство иллюзий движения построены на регулярном повторе разных по яркости или цвету фрагментов.

Потрясающие иллюзии придумал японский психолог и дизайнер Акиоши Китаока. Когда вы смотрите на его «Невероятных змей», круги начинают медленно вращаться, а узор с ромбами (на плакате) становится пластичным и подвижным. Китаока экспериментально подобрал цвета фрагментов и их последовательность, при которых иллюзия наиболее сильна: «черный — синий, белый — желтый» или «черный — зеленый, белый — красный». Именно к таким комбинациям периферическое зрение максимально чувствительно. Изменение порядка чередования цветов задает разное направление движения. Кстати, а сколько оттенков зеленого и красного на плакате?

Наблюдение за наблюдающим

Все видят по‑разному. Хрусталик и роговица имеют разную кривизну, колбочки и палочки по‑разному реагируют на свет, у нас разный опыт, и так до бесконечности… Но тех, кто не способен увидеть иллюзии, меньшинство. Покажите наш плакат коллегам и домочадцам. А сами понаблюдайте, как они будут пытаться понять, в чем же дело.

Благодарим за помощь Галину Яковлевну Меньшикову (лаборатория «Восприятие» факультета психологии МГУ).

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2006).