Неоднозначные, парадоксальные и неопределенные фигуры

Описание

↑ Неоднозначные фигуры

Поскольку существует бесконечное число возможных трехмерных форм, дающих одну и ту же проекцию на плоскость (одну и туже картину), нет ничего удивительного, что восприятие может быть неточным и неоднозначным. Замечательно как раз то, что нас так редко беспокоит и обманывает неоднозначность оптической проекции объектов на сетчатке глаза.

На обычные объекты в нормальных условиях мы смотрим обоими глазами; так как каждый глаз получает несколько иную проекцию объекта, многие глубинные формы воспринимаются однозначно. К тому же с помощью движений головы мы (сходным образом) избавляемся от неоднозначности. Однако ни тот, ни другой способ не годятся для восприятия глубины на картинах — и все же мы воспринимаем глубину на картинах в основном однозначно. Есть, впрочем, исключения. Эти исключения показывают, как реагирует мозг в тех случаях, когда не удается прийти к единственному решению.



Наиболее известный пример такого рода - каркасный куб, нарисованный без соблюдения правил перспективы (ближняя и дальняя грани куба одинакового размера); это знаменитый куб Неккера. Швейцарский кристаллограф Л. А. Неккер описал свой куб в 1832 году. С тех пор — в разных вариациях и по разным поводам — куб фигурирует в психологических работах. Ретинальное изображение такого куба получается при проекции с любой из двух разных позиций. Поэтому здесь одинаково возможны два разных ответа на один и тот же вечный вопрос перцепции: что есть этот предмет и где он находится? Один общий ответ на эти вопросы дать нельзя - не хватает информации. И мозг, не давая окончательного ответа в этой неясной ситуации, принимает поочередно каждую из двух возможных гипотез (рис. 20). Другой пример аналогичного характера - каркас полуоткрытой книги, фигура Маха (рис.21).




Глубинная неоднозначность — лишь одна из форм перцептивной неоднозначности. Неясным может оказаться и то, что представляет собой объект, показанный на картине или спроецированный оптикой глаза на сетчатку. А иногда вообще непонятно, содержит ли данная картина (данное изображение) какой-нибудь объект. Так, глядя на «абстрактную» картину, мы подчас далеко не уверены в том, что художник вообще хотел изобразить какие бы то ни было предметы — пусть даже весьма условно. Впрочем, быть может, он и не хотел этого.

Да это и не обязательно. Даже в чернильных пятнах содержатся намеки на формы предметов. Этот факт положен в основу одного из специальных тестов исследования личности — теста Роршаха (рис.22). Так, облака иногда похожи на лицо человека, или на корабль, или еще на что-нибудь, но разве лишь мистик и впрямь поверит в небесные портреты или флотилии.

Намеренно (или случайно) можно создать картину, в которой «одно и то же» видно как два разных объекта. Наиболее известный пример такого рода показан на рис. 23, это картина американского психолога Э. Дж. Боринга. Она воспринимается то как портрет прелестной молодой девушки, то как лицо ужасной старухи, причем когда воспринимается один объект, совершенно «исчезает» другой.



Девушка на картине видна в профиль; ресницы одного глаза осеняют щеку, на шее у нее — черная лента. Когда на картине «возникает» старуха, то подбородок юной леди превращается в противный громадный нос, а черная лента, окружавшая шею девы, — в узкую щель жесткого рта «старой развалины». Очень любопытно наблюдать за своими ощущениями во время альтернативного восприятия («вывертывания») этой картины. Значение каждого элемента картины меняется столь разительно, что трудно поверить в объективную неизменность рисунка: один рисунок как будто незаметно и ловко подменяют другим.

Эта картина обычно кажется неизменной до тех пор, пока взгляд не перейдет на новую часть рассматриваемого рисунка, причем фиксация взгляда на некоторых частях рисунка как бы способствует удержанию одного изображения, а перенос фиксации на иные части — появлению другого изображения. Когда кокетливо повернутая щечка превратится в хищный нос, остальная часть лица девушки как бы тает, перетекая вслед за носом в другое лицо (почти также, как лицо доброго доктора Джекилля исчезает, уступая место зловещей физиономии мистера Хайда).

Движения глаз способствуют перевертыванию воспринимаемого изображения; на некоторых картинах фиксация взгляда на определенных частях изображения выявляет одну из альтернатив; тем не менее движения глаз не обязательны для возникновения перцептивного перехода; раньше или позже перевертывание наступает и само по себе.

Даже если последнюю картину (или куб Неккера) рассматривать совершенно неподвижным взором, изображение все же будет перевертываться, хотя и несколько реже.

Таким образом, перцептивный переход происходит в мозгу без участия фактора изменения информации, поступающей от глаз (например, при движениях последних). Как мы увидим позднее, этот момент имеет немаловажное значение; он относится к числу фактов, подкрепляющих представление о восприятии как об активном процессе (точнее, сложной цепи процессов) преобразования ретинальных изображений в поисках их смысловой интерпретации.

Правда, самому сделать взгляд абсолютно неподвижным невозможно: глаза совершают непроизвольные маленькие скачки от одной точки к другой и, кроме того, постоянно слегка дрожат с высокой частотой. И все же мы точно знаем, что перцептивные переходы неоднозначных фигур не зависят от движений глаз. Это подтверждается экспериментально, когда изображение долгое время остается совершенно неподвижным на сетчатке, так что при всех движениях глаз оно строго стабильно.

Новые способы стабилизации ретинального образа требуют сложных оптических приспособлений, но читатель может проверить сказанное с помощью старого способа, использующего послеобраз. В этом случае понадобится только одна фотографическая лампа-вспышка.

Методика такова. Поместите один из неоднозначных рисунков на удобном расстоянии от глаз; в затемненной комнате установите лампу-вспышку, с помощью которой будете освещать рисунок. Глядя в центр (или на какую-нибудь другую часть) рисунка, еле различаемого вами в темноте, дайте вспышку. Через несколько секунд после вспышки вы увидите яркий послеобраз рисунка, «спроецированный» вашим глазом на слабо освещенный потолок, стену или просто на чистый лист бумаги.

Вы обнаружите, что и картина, видимая в послеобразе, «перевертывается». Не вызывает сомнений, что послеобраз строго неподвижен относительно сетчатки; как бы ни двигался сам глаз, изображение остается на одном и том же участке сетчатки. Отсюда следует, что движение глаз, мерцание света (или изменение яркости освещения) и другие моменты, способствующие перцептивному изменению видимой картины, не являются обязательными для возникновения перцептивного перехода; последний может происходить спонтанно, то есть вследствие колебаний мозгового «решающего» процесса, без каких-либо внешних побудительных причин.

Но что происходит с этими спонтанными изменениями восприятия, когда имеется дополнительная сенсорная информация, сигнализирующая мозгу об истинном положении дел? Тут известно еще очень немногое, хотя некоторые эксперименты в этом направлении и были предприняты автором совместно с одним исследователем. Мы пользовались не двумерной картиной, а трехмерным объектом, причем так, чтобы сигналы о форме объекта посылались в мозг через прикосновение в то же самое время, что и через зрение.

Опыт проводился в совершенно затемненной лабораторной комнате; объектом служил куб (со стороной около 10 см), изготовленный из проволоки и окрашенный светящейся краской. Куб жестко крепился к столу за один угол; испытуемый все время ощупывал куб рукой, неотрывно глядя на него и сообщая (в диктофон), какая грань куба кажется ему более близкой. Такой же опыт с каждым испытуемым проводился без ощупывания куба.

Оказалось, что все испытуемые ощущали перевертывание куба в обоих случаях - с ощупыванием и без, - но во втором случае перевертывание происходило примерно вдвое чаще. В момент перевертывания зрительное восприятие и тактильные ощущения расходятся: грани куба видны в одном порядке, но ощущаются рукой в совершенно ином. Это весьма примечательное переживание для испытуемого (рис.24).



По-видимому, зрительная интерпретация объектов (прежде всего это касается взрослого человека) осуществляется на основе главным образом зрительной информации. Другие источники сенсорной информации, например прикосновение, хотя и влияют на то, как мы видим предметы, но не определяют всего того, что мы воспринимаем зрением. У взрослого человека зрение достаточно автономно; тем не менее мы весьма склонны полагать, что при развитии - как эволюционном, так и в детском возрасте - зрение руководствуется прямыми сведениями об объектах, получаемыми через прикосновение.

Необходимы широко разветвленные исследования, чтобы установить, в какой степени другие чувства могут влиять на зрение и исправлять его ошибки.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Мы упоминали два вида неоднозначности: во-первых, неоднозначность глубины на рисунках (проекциях куба) и, во-вторых, неоднозначность содержания рисунков (портрет молодой леди - старой ведьмы).

Так как оба вида перцептивной неоднозначности существенно различаются, им следует дать свои названия: «глубинная неоднозначность» и «неоднозначность содержания».

Перейдем теперь к планированию экспериментов для дальнейшего изучения этих феноменов, но тут необходимо учесть, что в обоих случаях потребуются совершенно разные эксперименты.

Для изучения глубинной неоднозначности, с которой мы начнем, нужен простейший аппарат; заинтересовавшийся читатель легко может изготовить его сам. Результаты опытов многообещающи, и можно рассчитывать на то, что они помогут ответить на основной вопрос: как происходит зрительное восприятие объектов?

При этом следует помнить, что внезапные изменения приятия могут происходить и в тех ситуациях, когда изображен на сетчатке глаза остается неизменным. Это позволяет, сохраняя постоянство изображения, исследовать происходящие в мозгу центральные процессы принятия решений, и особенно то, как на основе сенсорных данных избираются перцептивные гипотезы, то есть альтернативы восприятия. Именно этот вопрос мы считаем здесь основным, центральным.

На рисунке куба, выполненном с соблюдением перспективы, одна (передняя) грань куба больше другой (задней). Такая разница в размерах служит сигналом глубины; мы можем предположить, что введение перспективы в рисунок помешает rorv «перевертываться», поскольку разница в размерах должна уменьшить неоднозначность фигуры. Проведя опыт и зарегистрировав число, показывающее, сколько раз в течение определенного отрезка времени (порядка нескольких минут) произошло перевертывание куба, мы установим влияние перспективы (или любого другого фактора, влияющего на неоднозначность фигуры). Из опыта видно, что перевертывание по глубине — лишь один из нескольких наблюдаемых весьма любопытных эффектов. Прочие эффекты, обнаруживаемые нами в этих экспериментах, показывают разницу между тем, как мозг обращается с -картинами и как - с объектами.

Кроме исследования влияния перспективы, мы попытаемся также выявить влияние включения второго глаза, то есть влияние стереоскопически воспринимаемой глубины. Посмотрим еще; чему приведет дополнительный фактор - движение. И наконец, сравним восприятие нескольких разных картин с непосредственным восприятием объекта, изображенного на этих картинах.

Чтобы провести эти эксперименты, необходима методика, позволяющая по-разному изображать объекты; придется давать картины с перспективой, «дозируя» последнюю от нуля до максимума; понадобятся также трехмерные картины, выполняемые с применением стереоскопической техники. Все это достаточно просто удается, если использовать тени.

Воспользуемся чуть усложненной схемой теневой проекции. Теневой проектор может давать любую перспективу (в том числе и нулевую); он же может дать двойное изображение, вполне достаточное для стереоскопического восприятия. Сам аппарат весьма прост. Это маленький «точечный» источник света, отбрасывающий тень предмета на матовый экран; в качестве предмета можно, к примеру, каркасный куб. Глаз увидит на экране плоское изображение предмета. Оно будет иметь перспективу, выраженную тем сильнее, чем меньше расстояние между источником света и объектом; перспектива здесь будет зависеть только от расстояния. Если бы оно было бесконечно большим, перспективы не было бы совсем. Вместо того чтобы брать очень большие расстояния, используем большое параболическое зеркало: оно позволит нам сделать пучок падающих на экран лучей света параллельным.

Можно скомбинировать проекцию из пары источников (здесь показан только один) для получения стереоизображения с отражением от параболического зеркала — для устранения перспективы. Тогда образ предмета будет объемным, но не перспективным.

Такой образ, невозможный в реальной жизни, исключительно полезен для целей нашего эксперимента постоянное вращение — и тогда у нас будет непрерывно меняющееся изображение.



Чтобы получить стереоизображение нашего предмета, добавим еще один «точечный» источник света. Оба источника поместим рядом так, чтобы расстояние между осями объектов было примерно равно расстоянию между глазами человека" (около 60 миллиметров). Это позволит дать на экран две плоские проекции объекта — по одной для каждого глаза наблюдателя. Обе они будут различаться между собой точно так же, как различаются в норме ретинальные изображения обычного объекта в обоих глазах наблюдателя.

Таким образом, мы получим правильно спроецированную пару картин — стереопару изображений объекта. Осталось лишь устроить так, чтобы правый глаз получил свою картинку, а левый — свою. Каждую картинку следует сделать видимой только для одного глаза. Это достигается с помощью фильтров — поляроидных либо цветных. Пусть теперь наблюдатель смотрит на экран сквозь очки, в которых правое стекло красное, а левое зеленое; тогда каждый глаз получит «свою» проекцию объекта. В мозгу обе «проекции» сольются и возникнет стереоскопический образ объекта. Наблюдатель воспримет этот образ как трехмерную пространственную фигуру. Прием двойной проекции, позволяющий нам работать обоими глазами и получать при этом стереоэффект, особенно важен при изучении незнакомых предметов.

Сравним теперь то, что получается, когда мы рассматриваем предмет непосредственно, с тем, что мы видим, воспринимая его на картине, при каждом из четырех видов проекции.

Несмотря на то, что перспективу можно в принципе менять плавно, мы будем пользоваться только двумя ее вариантами:

а) перспектива при малом расстоянии между источником света и объектом;
б) нулевая перспектива — при проекции объекта из оптической бесконечности.

Для сравнения возьмем только два предмета: каркасный куб и усеченную пирамиду.

Условия, в которых происходит (да) либо не происходит (нет) искажение*

Наши опыты показали также, что картины могут быть удивительно мало пригодны для опознания даже знакомых предметов.

Таблица, в которую сводятся основные наблюдения, позволяет увидеть, что происходит с каждой из четырех проекций в тех случаях, когда фигура воспринимается правильно, и в тех случаях, когда она вывернута по глубине наизнанку.

Что говорят о восприятии проведенные нами опыты? Многое, и в том числе то, что зрительное восприятие картин очень отличается от зрительного восприятия обычных, «нормальных» объектов. А это значит, что картины не являются нормальными предметами для глаз, они представляют совершенно особый случай восприятия. И поскольку большинство экспериментов по восприятию проводилось с помощью картин, следует очень осторожно оценивать результаты таких экспериментов, особенно что касается перенесения выводов, сделанных в экспериментах с картинами, на восприятие нормальных объектов.

↑ Парадоксальные фигуры

Картины сами по себе — просто плоские предметы, содержащие узоры из светлых, темных и цветных пятен и полос. В то же время они открывают глазу совершенно иные предметы, лежащие в совершенно ином пространстве. Ни один предмет не может одновременно быть в двух местах, не может иметь одновременно более чем один набор размеров и более чем одну форму. Но объект, видимый на картине, находится не там, где воспринимается плоскость картины, и при этом имеет совсем иные размеры и совсем иной объем.

Все картины парадоксальны — в том смысле, что все они являются двойственной зрительной реальностью: плоские предметы видны плоскими, но в то же время это совершенно иные, трехмерные предметы, расположенные в ином пространстве. Эта двойственная реальность — парадокс, свойственный самому существу картины.

Каждый художник свободен в выборе изображаемого мира. В отличие от фотоаппарата кисть художника не скована геометрическими вариантами перспективы; если художник захочет, то может придать удаленным предметам тот же или даже больший размер, чем близким предметам (хотя реальные размеры всех этих предметов могут быть одинаковыми). Художник может как угодно исказить предметы, заставить далекие объекты перекрывать контуры близких — вообще он может написать вселенную заново.

Художник может не только придать плоскости холста видимость трехмерного пространства, но и наоборот: сделать так, чтобы трехмерные, выпуклые предметы казались плоскими, вогнутыми и т. д. - в зависимости от тех или иных приемов изобразительного искусства, примененных им для того, чтобы обмануть наше чувство расстояния и рельефа.




Английский живописец Уильям Хогарт намеренно извратил перспективу в гравюре, изображающей (рис. 36). Поначалу картина кажется совершенно обычной, «разумной», но более внимательный взгляд очень скоро обнаруживает, что реальные сцены никоим образом не могли бы разыгрываться так, как это показано художником. Гравюра содержит целый ряд зрительных нелепостей, парадоксов, связанных с пространственным расположением удилища и лески, рыбака, моста и других предметрв. Хогарт вполне достиг своей цели - доказать силу перспективы, ибо ничто так хорошо не подтверждает ее могущества, как целенаправленное извращение.



Немало гравюр, увлекательно показывающих парадоксы изображения глубины, создал после Хогарта голландский художник Морис Эшер. Есть у него водопад, непрерывно бегущий вверх (рис. 37), есть гравюра, на которой довольно трудно понять, к чему на самом деле прислонена лестница (рис. 38).

Гораздо проще сделаны и потому еще более поразительны рисунки Л. и Р. Пенроузов. Они назвали их «невозможными объектами»; к сожалению, название неудачное, так как невозможными могут казаться и изображения, и реальные объекты. Поэтому я буду называть их «невозможными фигурами», а название «невозможные объекты» сохраню для реальных предметов, которые могут показаться парадоксальными.

Среди невозможных фигур особенно поражает «невозможный треугольник» (рис. 39). На первый взгляд он вроде бы похож на нормальный треугольник, но очень скоро понимаешь, что он, безусловно, необычен. Хотя каждый угол в отдельности выглядит совершенно нормально, становится ясно, что никакой реальный объект не может одновременно иметь три угла, повернутые к наблюдателю в таких ракурсах. Воспринимающий мозг стремится отвергнуть мысль, что этот рисунок изображает реально существующий объект.

На самом деле - как бы удивительно это ни показалось — такой предмет можно сконструировать. Его фотографию мы видим на рис. 40. Фотография совершенно не ретуширована, лишь тщательно подобрана позиция фотокамеры. Предмет сделан из дерева; никакой специальной теневой окраски или иных способов изменения кажущегося рельефа и формы применено не было. Способ освещения также не важен. Этот предмет действительно существует. С той точки, где был расположен объектив фотокамеры, он и глазу покажется таким же, как на фотографии.

И даже зная ответ — что это не треугольник, а совсем непохожий на него трехмерный предмет, — очень трудно увидеть его таким, каков он есть на самом деле.



Если мы верно предположили, что восприятие есть процесс, связанный с выбором подходящей гипотезы о внешнем объекте, процесс, основанный на той информации, которая преобладает, то мы в состоянии объяснить, почему трудно правильно увидеть этот предмет.

Верное решение — трехмерный деревянный предмет весьма странной формы — является чрезвычайно маловероятным исходом процесса интерпретации ретинального изображения, полученного при взгляде на этот предмет. Правильный ответ может быть дан лишь в результате качественного скачка воображения.

В ретинальном изображении не содержится и намека на то, что перед глазом - трехмерный предмет; поэтому только приняв, что это изображение трехмерного предмета, можно увязать три немыслимых в совмещении поворота углов в единую, возможную в предметном мире форму.



Особенно интересно, что, понимая разумом правильный ответ и даже изготовив предмет самостоятельно и затем рассматривая его со всех сторон, мы все же из критической позиции не воспринимаем этот предмет, как он есть. Правильное перцептивное решение столь маловероятно, что избираемая гипотеза о предмете никогда не оказывается истинной. Вполне очевидно, что процесс восприятия, будучи процессом принятия решений, в то же время Не допускает прямого воздействия отвлеченного знания на выбор всех перцептивных решений. Последний вывод имеет большое теоретическое и практическое значение.

Другая, не менее известная невозможная фигура — трезубые вилы (рис.41). Что такое со средним зубцом? Да и средний ли это зубец? Если да, то лежит он в той же плоскости, что и два других, или ниже? Как ни странно, но и то и другое кажется верным. Но ведь это невозможно: ни один предмет, ни одна часть предмета не могут находиться в одно и то же время в двух разных местах. И поэтому средний зубец не может быть в одной плоскости с двумя другими зубцами и в то же время ниже этих зубцов, а рисунок показывает именно это.

Мы не можем принять какую-либо перцептивную гипотезу, примиряющую рисунок с миром объектов, не можем извлечь из ретинального изображения ни одной подходящей к объективному миру гипотезы, и потому мы не можем увидеть такой объект. В данном случае различные части рисунка не удается согласовать между собой, даже приняв любую маловероятную гипотезу.



Средний зубец непосредственно виден в двух плоскостях одновременно. Когда никакая гипотеза не может привести к согласованию элементов изображения, получить реальный объект, соответствующий этому изображению, невозможно; наш треугольник — иное дело. Художник может свободно связывать любые элементы фигур, любые композиции, и таким образом создает перцептивный парадокс, не имеющий однозначного решения. Тот факт, что невозможный треугольник все-таки изготовлен, показывает, что проблема может иметь единственное верное решение в мире объектов, хотя зрительная система и не в состоянии это решение обнаружить.

Возникает следующий вопрос: почему некоторые формы так трудны для восприятия? Нарушают ли они какие-то правила или попросту слишком необычны? Конструкция объекта, соответствующего фигуре «невозможный треугольник», показана на рис. 42.



Его стоит изготовить и потом рассмотреть этот объект, который выглядит невозможным. Пусть ретинальное изображение его ничем не отличается от фотографии — мы все же знаем, что это материальный объект. Изготовлен он из деревянных брусков квадратного сечения. Дерево настоящее, мы это видим - и все же не можем воспринять расположение всех частей предмета в пространстве одновременно. Увидеть собственными глазами, как крепкие де-ревянные бруски соединяются в невозможный и в то же время простой объект, несомненно, стоит - это производит гораздо большее впечатление, чем мимолетная «игра света» или фокусы, основанные на ловкости рук.

Поскольку трехмерный объект также может оказаться зрительно невоспринимаемым, ясно, что явление, которое мы определили как парадокс картин, является не единственным парадоксальным явлением зрительного восприятия. Очевидно, что парадоксальную глубину можно обнаружить не только при рассматривании плоскости картины, так как наш треугольник не лежит в одной плоскости.

Объект является парадоксальным тогда, когда отсутствует правильная зрительная гипотеза, позволяющая верно интерпретировать ретинальное изображение объекта. В частности, парадоксально связанными кажутся части такого объекта, который мы воспринимаем как двумерный, хотя на самом деле он лежит в пространстве трех измерений.

Что касается картин, то парадоксальность глубины может быть обнаружена в них и независимо от плоскости картины:

а) когда пространство, изображенное на картине, воспринимается неправильно, вследствие того, что не была найдена наилучшая перцептивная гипотеза, хотя она могла быть найдена;

б) когда на картине даны несовместимые глубинные планы, из-за чего никакая целостная интерпретация не возможна.

Таким образом, мы находим несколько разновидностей парадокса картин:

1. Все картины парадоксальны в силу того, что каждая из них есть — физически - узор на плоскости, но — зрительно - помимо узора на плоскости содержит еще и трехмерное пространство объемных объектов. В этом заключается двойственная реальность картин, делающая их уникальными предметами зрительного восприятия.

2. Картины могут содержать несовместимые указания на глубину пространства. Поскольку художник свободно выбирает приемы и планы, которыми пользуется для передачи глубины, он волен создавать большое число разных вариантов возможного парадокса этого рода. Но в мире объектов такой парадокс невозможен.

3. Картины могут оказаться парадоксальными случайно или направленно — когда у наблюдателя создается впечатление, приводящее к выбору неверной перцептивной гипотезы вместо той, которая необходима, чтобы дать правильную интерпретацию, то есть увидеть картину в соответствии с законами нормального объективного мира.

Из опыта с моделью «невозможного треугольника» мы знаем, что глубинный парадокс такого рода не ограничен картинами, но может иметь место и в мире трехмерных объектов, рассматриваемых с определенных критических позиций.

Помимо глубинных парадоксов, картины содержат парадоксы иного рода. Так, корабль вовсе не надо писать в натуральную величину, чтобы он был воспринят как корабль естественных размеров. И если такой рисунок (или трехмерная модель) виден одновременно и в своем подлинном размере и в размере натуральных масштабов, перцептивный парадокс налицо.

Мы имеем право сказать, что картина парадоксальна, а не просто необычна, когда она содержит информацию, несовместимую в пространстве. Если же в одной композиции совмещены совершенно не связывающиеся в единое целое объекты или части разных предметов соединены в один невероятный составной объект, но по всем правилам передачи пространства, то такой объект не является логически невозможным (рис. 43). Так, выражение «хилый силач» содержит парадокс, в то время как «стеклянная гора» обозначает просто маловероятный или даже логически невозможный объект.



Одни парадоксы могут быть решены однозначно, другие - нет. Когда парадокс возникает вследствие того, что была принята некоторая противоречивая информация, решить парадокс нельзя,не отбросив части информации. Но последнее не есть, в сущности, решение парадокса, а всего лишь - - изменение задачи. Поддаются решению только те парадоксы, которые обязаны своим происхождением неудачной перцептивной гипотезе.

Парадокс исчезает, если мы способны, например, увидеть «невозможный треугольник» в его подлинной трехмерной форме, совершенно непохожей на то треугольное изображение, которое получается при наблюдении из критической позиции. Это изображение мы тогда воспринимаем как особый случай, включенный в общую перцептивную гипотезу о форме объекта; тогда гипотеза остается справедливой для любой позиции наблюдения. Наиболее близка к «истине» та гипотеза, принятие которой не сулит сюрпризов в новых ситуациях.

Теперь должно быть ясно, что, применяя слово «парадокс» по отношению к картинам, мы не просто взяли звонкое словечко из лексикона споров и научных эссе. Восприятие — своего рода мышление. И в восприятии, как и в любом виде мышления, достаточно своих неоднозначностей, парадоксов, искажений и неопределенностей. Они водят за нос даже самый разумный глаз, поскольку именно они являются причинами ошибок (и сигналами ошибок) как в наиболее конкретном, так и в наиболее абстрактном мышлении.

Мы можем рассматривать эти симптомы ошибок восприятия — парадоксы, неоднозначность, неопределенность и искажение — как указания на способы, которыми пользуется мозг, чтобы совершать прыжки от паттернов сенсорной информации к столь отличным от них воспринимаемым объектам.

Когда прыжок совершается в неверно выбранном направлении и приземление происходит совсем не в том месте, мы можем, изучив происшедшее, узнать кое-что о стратегии выбора, свойственной работе воспринимающего мозга. Исследование ошибок нашего зрения позволяет нам увидеть то, что порождает их, заглянуть в работу самой сложной функциональной системы на Земле, почувствовать хотя бы очертания процесса, решающего проблемы, недоступные пока ни одной вычислительной машине, — проблемы, возникающие каждый раз, когда глаз видит предмет или картину.

↑ Неопределенные фигуры

Итак, мы пришли к заключению, что картины не слишком хорошо отображают структуру трехмерных предметов, если работает монокулярное, а не стереоскопическое зрение.

До сих пор мы рассматривали прямо и в разных проекциях только один предмет - каркасный куб. Это удобно при изучении грубых искажений, так как у простой правильной фигуры легче оценить неравенство разных частей и таким образом сразу узнать, искажена ли она и как именно. Но что произойдет, если взять не правильную фигуру, подобную кубу, а какую-нибудь незнакомую, да еще и случайной формы, например ветку дерева? Она может иметь в натуре различную форму; что перед нами часть дерева, мы, конечно, узнаем, но ведь точная структура каждого дерева неповторима, так что заранее мы не можем ни знать, ни угадать форму данной ветки.

Нам следует выбрать методику для проведения опытов по исследованию точности восприятия различных проецируемых изображений случайных и незнакомых объектов. Как провести такие опыты? Надо, по-видимому, попытаться каким-то образом отобразить структуру объекта, предусмотрев в то же время способ выявления ошибок восприятия, позволяющий точно описать эти ошибки. Такой метод существует.

Мы выдвинули предположение о том, что «правильно видеть» - значит выбирать такие перцептивные гипотезы, которые не только удовлетворяют сиюминутным фактам, но и дают предсказание о будущих событиях. Описывая восприятие как процесс выбора «гипотез об объектах», мы не заимствуем легкомысленно понятие «гипотеза» из языка научных исследований. Любая научная гипотеза лишь тогда имеет силу, когда она способна предсказывать будущие события. То же самое должно быть верно относительно перцептивных гипотез; именно их предсказательная сила дает возможность организмам побеждать врагов и природу. Предсказания позволяют планировать действие до того, как настанет время действовать.

Именно предсказательную способность гипотез об объектах мы сможем использовать для проверки правильности этих гипотез.

Если они окажутся не в состоянии предсказать этапы правильно чередующегося ряда событий, значит, основная гипотеза ошибочна, причем ошибка будет именно в том звене, которое даст ложное предсказание. Поэтому мы сможем использовать успех или ошибочность предсказания как признак пригодности или непригодности перцептивной гипотезы.

Но как реализовать эту идею? Можем ли мы создать достаточно простую ситуацию, позволяющую нам обнаруживать ошибки перцептивных предсказаний?

Рассмотрим только один определенный тип перцептивных ошибок. Возьмем случай плоскостной проекции - двумерную картинку. Пусть ее удастся интерпретировать (увидеть) правильно — как изображение структуры трехмерного объекта; позволит ли это предсказать проекцию, которая будет получена с новой точки наблюдения! При таком подходе мы получаем прямое указание на способ, с помощью которого сможем исследовать предсказательную силу гипотез об объектах. Если новая проекция объекта удивит нас, значит, предшествующая гипотеза об объекте была ошибочной.

Нельзя допускать, чтобы между двумя опытами — начальным и последующим — прошло значительное время, иначе искажения в запоминании могут оказаться ответственными за неожиданный вид объекта при рассматривании его с новой позиции. Перерыва между обоими опытами нужно избегать еще и для того, чтобы любая неожиданность, любое непредвиденное различие между восприятиями объекта в первом и втором опытах были совершенно ясны наблюдателю.

Поэтому начнем с проекции трехмерного объекта и применим нашу методику теневой проекции. Но только будем постоянно вращать объект. Так мы получим непрерывно изменяющуюся, но периодически повторяющуюся проекцию объекта.

Если восприятие объекта на основе проецируемого изображения окажется верным, то при всех изменениях проекции мы должны видеть один и тот же объект. Если же форма объекта, воспринимаемая по его проекциям, меняется, значит, восприятие ошибочно, по крайней мере по некоторым из проекций.

Укрепим наш объект (каркасный куб, «ветвь дерева», решетку, подобную скелету кристалла, или просто изогнутый кусок проволоки) отвесно на продолжении вала маленького мотора с надежно регулируемой скоростью вращения. Придадим объекту медленное вращение. Установим проектор так, чтобы теневая проекция объекта была четко видна на экране. Будем наблюдать меняющуюся теневую проекцию объекта. Что при этом произойдет?

Самый интересный (даже странный) эффект получится, если объект будет не известной наблюдателю формы (скажем, изогнутый кусок проволоки). В течение некоторого времени мы, вероятно, будем видеть просто некую вращающуюся форму, все элементы которой поворачиваются с одинаковой скоростью и в одном направлении. Воспринимаемый объект похож на подлинный: виден жесткий, изогнутый «проволочный» предмет, медленно поворачивающийся вокруг оси. Но внезапно он невероятным образом изменится: его части обретут собственное независимое «существование». Некоторые из них начнут вращаться быстрее, другие - медленнее; углы станут меняться, отдельные отрезки изображения уподобятся медленно извивающимся конечностям; перед нами окажется уже не жесткая мертвая форма, а ожившая структура, полная собственного внутреннего движения (рис. 44, см. цветную вкладку).

Видя, что согнутая под углом часть проволоки извивается, вместо того чтобы вращаться при неизменном угле сгиба, как положено элементу жесткого предмета, мы узнаем, что восприятие ошибочно — проецируемое изображение интерпретировано неверно. Только в тех случаях, когда объект-гипотеза соответствует подлинному объекту, зрение правильно отображает объект как неизменную, но вращающуюся структуру. Стереозрение дает именно такой эффект — форма незнакомого предмета не меняется при его вращении. Рис. 45 (см. цветную вкладку), если рассматривать его через цветные очки, позволяет кое-что узнать об этом эффекте.

Возьмем каркасный куб; его геометрия проста и форма нам хорошо знакома; при вращении он все время воспринимается -даже одним глазом — как объект неизменной формы, несмотря на то что и в этом случае глаз получает только плоскую проекцию (рис.46, см. цветную вкладку). В то же время куб будет самопроизвольно «перевертываться» в глубину и с каждым перевертыванием видимое направление вращения куба будет меняться на противоположное. Это и понятно — для однозначного восприятия глубины не хватает сенсорной информации (плоская проекция куба здесь не более информативна, чем в том случае, когда куб Неккера нарисован на бумаге); что же касается видимого направления вращения, то оно неразрывно связано с доминирующей в данный момент гипотезой о глубинном расположении граней куба и потому меняется с изменением этой гипотезы. Такие неоднозначности устраняются стереозрением (рис. 47, см. цветную вкладку).

Выясним теперь, что произойдет, если мы уберем некоторые части куба, оставив, например, только одну грань и несколько ребер либо только часть одной грани и т. д. Если нам удастся узнать, какую часть объекта нужно сохранить, чтобы объект воспринимался устойчиво (то есть чтобы при изменении проекции сохранялась видимая форма), мы сможем установить хотя бы некоторые основные элементы объект-гипотезы, а это значит, что мы определим часть блоков, из которых строится восприятие. Ниже следуют некоторые результаты, полученные буквально во всех испытаниях взрослыми наблюдателями (для которых куб — привычная фигура, процедура опыта достаточно обыкновенна и т.д.).

Куб, лишенный двух ребер (рис. 48 и 49, см. цветную вкладку), все еще выглядит как устойчивый прочный объект, имеющий форму куба. Ясно, что в этом случае избираемая объект-гипотеза соответствует именно кубу. Добавление стереозрения дает небольшой эффект: главным образом остановку перевертываний в глубину и устранение связанных с ними изменений воспринимаемого направления вращения.

Две противолежащие грани, соединенные одним ребром (рис. 50 и 51, см. цветную вкладку), воспринимаются весьма любопытным образом: оба квадрата остаются квадратами, но лежащими не в параллельных плоскостях. Каждый квадрат вращается в свою сторону; неподвижной остается только точка - - в той вершине ребра, к которой «подвешен» каждый квадрат; иногда оба квадрата вращаются в одном направлении, иногда — в противоположных. В отдельных случаях наблюдателю кажется, что оба квадрата повернуты к нему и скользят один относительно другого. Фактически все это время фигура вращается как целое. Ясно, что перцептивная гипотеза, соответствующая кубу, уже отклонена.

Включение стереозрения в этом случае устраняет перечисленные ошибки восприятия; виден один неменяющийся, вращающийся объект -- два параллельных квадрата, соединенные отрезком прямой и воспринимаемые как часть куба.

Одна грань и одно ребро (рис. 52 и 53, см. цветную вкладку) выглядят как практически самостоятельные части картины; грань остается квадратной, но ребро редко воспринимается под прямым углом к этому вращающемуся квадрату, оно ведет «самостоятельное существование». Очевидно, гипотеза о кубе совсем отставлена и вместо нее взята гипотеза о квадрате (вращающемся). Ребро, фактически соединенное с этим квадратом, явно не включено в данную гипотезу, поскольку его видимое движение никак не связано с видимым движением квадрата. Из этого следует, что никакого допущения об угле (фактически прямом) между ребром и квадратом вообще нет в гипотезе.

Включение стереозрения приводит к четко воспринимаемой связи ребра с квадратом, так что теперь они видны как один вращающийся жесткий объект.
Часть грани (рис. 54 и 55, см. цветную вкладку). Удалим часть последней грани, оставив только один правый угол квадрата. Теперь утрачивается и перцептивная гипотеза квадрата. Возникают две новые перцептивные объект-гипотезы, совершенно разные и сменяющие друг друга попеременно, с внезапными и систематическими переходами, обусловленными вращением фигуры, причем фактически ни одна из этих гипотез не верна.

Когда плоскость объекта приближается к нормали по отношению к экрану, перестает восприниматься вращение; вместо этого кажется, будто лучи угла сходятся и расходятся наподобие лезвий ножниц; лишь сойдясь почти вплотную, «ножницы» внезапно начинают вращаться, причем видимый угол между лучами воспринимается неизменным и притом значительно меньшим, чем истинный (примерно 30 градусов вместо 90 градусов).

Включение стереозрения снимает обе ложные перцептивные гипотезы; фигура видна правильно, форма угла и скорость его вращения воспринимаются как постоянные. Такой результат несколько неожидан; дело в том, что прямые углы, хотя и служат, по-видимому, основой для шкалы субъективной оценки размеров, не являются основой для построения объект-гипотез (насколько позволяет судить об этом данная методика).

Мы пока только пробуем установить характерные особенности перцептивных гипотез об объектах, пользуясь свойственной этим гипотезам силой предсказания как показателем тех «блоков», из которых состоят гипотезы. Хотелось бы подробнее узнать о том, какие стадии развития проходят эти гипотезы в период «детства», какие особенности гипотез зависят от культуры, какие «блоки» отбираются и, главное, каким образом осуществляется отбор и «сборка» блоков и как этот процесс переходит в восприятие.

Быть может, приведенное выше краткое описание нескольких опытов, проделанных с помощью одной только методики, окажется достаточным, чтобы показать всю удивительную силу простого методического приема, которым мы располагаем для изучения основной проблемы зрительного восприятия: способов формирования предположений, гипотез, необходимых разумному глазу для того, чтобы воспринять мир предметов на основе всего лишь мимолетных, текучих оптических паттернов.

Включение в опыт второго глаза приводит к тому, что почти все вращающиеся объекты воспринимаются без внутренних пертурбаций формы образа. Добавочная стереоинформация о глубине, как правило, оказывается достаточной для верного решения проблемы восприятия пространственных отношений. Тем не менее мы знаем, что натуральный куб иногда воспринимается перевернутым - и не только при стереопроекции, но и при прямом наблюдении куба двумя глазами. Точно также фигуры, имеющие явно выраженные, но неоднозначные признаки глубины (например, сходящиеся в перспективе прямые), при стереопроекции могут оказаться воспринятыми неправильно. Иногда полагают, что стереоинформация решает все вопросы восприятия трехмерной структуры, но это неверно. Выраженная перспектива продолжает доминировать и над стереозрением, а «переворачивание» фигур в глубину (если эти фигуры неоднозначны по глубине) может иметь место даже при участии стереозрения.

Сознание отвергает стереоскопическое ощущение глубины, когда возникающее на стереооснове восприятие слишком противоречит привычному. Яркий пример тому — восприятие изображений вывернутой наизнанку головы, например внутренней поверхности отливочной формы или гипсовой маски. Сознание отвергает такие вывернутые наизнанку формы: воспринимается нормальная выпуклая голова, обычное лицо, хотя стереозрение дает то, что соответствует истинной форме реальных вещей.

По-видимому, несмотря на отсутствие многозначности в сигналах о глубине, поступающих от стереозрения, они все же не принимаются как окончательные при восприятии структур. Стереозрение позволяет разрешить неоднозначности и неопределенности лишь при наблюдении незнакомых фигур, в отношении которых нет заранее подготовленных перцептивных гипотез; против гипотез, степень вероятности которых очень высока, свидетельство стереозрения не принимается.

Важно отметить, что объект-гипотеза не включает информации об определенном расстоянии, специальной ориентации, движении или размерах наблюдаемого объекта. (Последнее верно, за исключением особых случаев, к которым относится, например, Луна: она видна всегда и всем, кроме, правда, космонавтов, под одним и тем же углом.)

Главное наше положение состоит в том, что именно для получения этих параметров используются различные сигналы о глубине, включая стереоинформацию, причем используются зрительные данные текущего отрезка времени, поскольку они не содержатся «внутри» хранимой в памяти перцептивной гипотезы. И в тех случаях, когда сиюминутные сенсорные данные несовместимы с прочно укоренившейся гипотезой, эти данные могут оказаться отвергнутыми.

Такова сила «перцептивного предрассудка» по отношению к сенсорным «фактам». И все же предпочтение, отдаваемое накопленным ранее сведениям, может оказаться фактором, повышающим надежность восприятия, поскольку текущая информация нередко оказывается менее полной и точной, чем та, что запечатлена в прошлом опыте. На это и намекает старая шутка, популярная в среде ученых: «Не лезь ко мне с фактами, от них может пострадать моя теория». И в науке, и в восприятии такая стратегия может быть хороша для начала, ибо первые данные часто бывают не очень определенными и первые факты интерпретируются нередко неверно.

В особенности интересно то, что плоские проекции (включая ретинальные изображения) принимаются нами в качестве производных от реального объекта, несмотря на то что фактически конкретная объект-гипотеза неточна. Например, глядя на дерево, мы видим конкретный объект - дерево, хотя и не можем точно сказать, как распределены его ветви в пространстве (рис. 56, см. цветную вкладку). Структура объекта не представлена в мозге детально, и все же объект классифицируется правильно: дерево. Плоской проекции достаточно, чтобы выбрать объект-гипотезу (дерево) и даже определить вид, к которому принадлежит это дерево, но структура данного конкретного дерева не включена в состав общей перцептивной гипотезы. Чтобы классифицировать дерево, стереозрение нам не потребуется, но зато оно окажется чрезвычайно полезным для того, чтобы благополучно взобраться на это дерево (рис.57, см. цветную вкладку).

Нам порой кажется, будто мы видим объект или картину очень детально и пространственно точно, но такое ощущение нередко оказывается очень далеким от истины, поскольку оно может возникнуть на основе весьма противоречивых допущений.

Точность восприятия пространственных отношений между объектами или частями объекта часто необходима, особенно в инженерном деле, где очень важно уметь пространственно точно отображать структуру на рисунках и чертежах. Мы знаем Уже, что стереозрение может сильно помочь в таких случаях, в особенности когда детали структуры не содержатся в рамках конкретной объект-гипотезы. Так почему бы нам не включить стереозрение в рассматривание картин? Почему бы не начать рисовать в трех измерениях?

Эту возможность мы подробно обсудим позднее. А пока рассмотрим еще один вид перцептивных ошибок, возникающих при восприятии отдельных картин и предметов: ошибки искажения формы. Такой поворот темы приводит нас к некоторым, весьма запутанным проблемам; поэтому нам придется потратить немного времени на изучение вопроса о том, почему в определенных ситуациях — нередко знакомых и к тому же на первый взгляд простых - зрительные восприятия искажаются.

---

Статья из книги: Разумный глаз: Как мы узнаем то, что нам не дано в ощущениях | Ричард Грегори