耐人尋味的凹凸顛倒現象

耐人尋味的凹凸顛倒現象

生活中，你是否有過這樣的 感受 ：明明那個物體是凸起來的， 但是在你看來卻是凹下去的，而有 些凹的物體在你看來卻是凸的？ 例如，像圖中顯示的這個缺了一個 角的立方體，遠看上去，有的人卻 看成是一個大的立方箱子裡放了 一個小立方體，或者牆角放了一個 小立方體。

如果你還沒有體會到怎麼回 事，那麼可以到美國加州迪斯尼樂 園的鬼屋裡去經歷一下，就明白了。 鬼屋裡有一種面具，這種面具是凹 下去的，是用石膏之類的物質塗到 人的臉上凝固後，再揭下來的模子， 整個臉部特徵都在凹形的石膏模子 裡。但是當用燈光在面具的凸面照 射，人在遠處從面具的凹面看去， 一般人都會把凹形的面具看成凸起 的人臉雕塑，而且這種感受非常真 切，讓人感覺真是見鬼了，明明知 道那是凹的，但眼睛卻告訴你那是 凸起的雕塑。

這種視覺深度顛倒的現象早 在18世紀就有人關注了，19世紀， 馬赫（奧地利物理學家）等科學家 還曾研究過，但之後，這種現象一 直被人忽視著，直到 1970 年代， 英國心理學家提起過這種現象，才 又引起一些科學家的關注。科學家 們的討論很有意思 ：按視覺成像理 論來說，這是不應該出現的視覺現 象，因為人 是兩隻眼睛 看物體，物 體上每個點 的位置是兩 隻眼睛共同 決定的，點 距離觀察者 的遠近（視 覺深度）因 成像的角度 不同，不可能混淆的，除非觀察者 因醉酒、迷幻藥、精神分裂等原因 而出現幻覺。可是出乎他們意料的 是，實驗發現，醉酒、吸食迷幻藥 等精神不太正常的觀察者反而不容 易混淆這種凹凸的關係，正常人反 而更容易出現這種凹凸混淆的情 況。這種現象還真是耐人尋味！

一隻眼睛的功能被抑制了？

既然這種現象是已成的事實， 那就肯定是有原因的。那麼這到底 是什麼原因引起的呢？

上面提到，人若是一隻眼睛 看世界，那麼眼睛裡成的像就像照 片一樣是平面圖像，立體是大腦根 據經驗賦予它的，那麼物體的遠近 就經常會無法搞清，例如，如果閉 上一隻眼睛倒水，經常會因無法把 握杯子的遠近而把水倒在杯子外 面。

我們雖然是兩隻眼睛看世界， 但卻經常會出現一隻眼睛受抑制的 情況，例如用手掌放在右眼前面， 擋住右眼的視線，只讓左眼能看到 書本上的字，這時，兩隻眼睛都是 睜著的，我們是否是既看清手掌又 看清字呢？結果卻是我們的眼睛裡 只有清晰的字，或只有清晰的手掌， 並不會全面發揮兩隻眼睛的功能， 只是啟用了一隻眼睛的功能。因此， 看現實中的物體也是這樣，往往只 是發揮了一隻眼睛的能力，再加上 大腦經驗的干擾，出現把物體的遠 近搞混的現象，也就很自然了。

這是一些科學家的單眼抑制 的觀點，感覺有些道理。

兩隻眼睛的訊號被顛倒了？

還有些科學家的左右顛倒的 觀點，也感覺很有道理。

兩隻眼睛看世界，兩隻眼睛 的影象都會經過大腦的處理，但大 腦卻往往搞不清哪個影象是哪個眼 睛送來的。例如，把手指放在書頁 上方，調整手指的位置，使得雙眼 望去，書頁上的字沒有被手指遮住 的，也就是，被手指遮住的右眼看 不到的字會被左眼看到。這時，書 頁上的字具體是哪隻眼睛看到的， 我們就搞不清了。同樣道理，現實 中物體的特徵到底是哪隻眼睛看到 的，大腦也是難以分清，於是經常 會把兩幅影象的來源顛倒。當大腦 把右眼影象當成左眼看到的，把左 眼影象當成右眼看到的，那麼物體 上點的遠近也就顛倒了。

另外，物體一般的特徵會在 大腦裡形成經驗，例如大腦會認為 人臉就應該是凸起的，看到深凹的 臉就極不習慣，在這種不習慣的情 況下，大腦尤其會調整看到的訊號， 把來自左右眼的資訊調換一下，從 而使處理後得到的人臉正常起來。 於是，正常人都會把迪斯尼鬼屋裡 的凹面具看成凸起的人臉雕塑。

這個理論可以用幻視鏡的原 理來說明，幻視鏡就是在兩個鏡筒 裡放入一些改變光線傳播路徑的稜 鏡，使得物體上點的遠近在眼睛裡 的成像角度與正常情況相反，於是， 眼睛就會把凸起的物體看成凹的， 把凹的看成凸的。例如戴上幻視鏡， 地面上的石頭會被我們看成是石頭 形的凹坑。

無序點立體圖與凹凸顛倒的關係

但是這兩個看上去都很有道 理的理論後來卻被一位研究者證明 是不對的。

有一種無序點立體畫，是貝爾實驗室的一位科學家發明的。立體畫的作法是，用電腦作一張全部 由混亂的點組成的圖片，圖片上也 許根本看不出什麼圖形，滿眼都是 混亂的點。然後複製一份，這兩張 完全一樣的圖用不同的檔名保 存。開啟兩張圖，選定圖中同樣區 域的無序點，一張略向右移，一張 略向左移。之後把圖打印出來，當 兩眼分別看兩圖的時候，被移動和 未被移動的部分似乎在不同的深度 平面上，但是僅用一隻眼睛就看不 到。為了方便左右眼各看各的無序 點圖，可以把這兩張圖片上的點一 張列印成綠色的，一張列印成紅色 的，將兩張無序點圖迭在一起，然 後給一隻眼睛戴上紅色濾鏡，另一 隻眼睛戴上綠色濾鏡，這樣，每隻 眼睛看到的就是屬於自己的那張無 序點圖，但兩隻眼睛綜合的資訊顯 示的就是一張深度不同的立體圖， 例如有可能會有一個方塊從無序點 背景中浮起來。

將這樣的兩張重疊的無序點 圖放在鬼屋那種的凹形面具上，還 是用紅綠濾鏡觀看，結果是，既能 看到從背景中浮起的方塊，也能看 到面具變成凸起的雕塑。可是按照 單眼抑制的說法，一隻眼睛的功能 受到抑制了，不應該看出無序點圖 會有深度，既然能看出無序點圖是 立體的，說明兩眼功能都能正常發 揮，那麼面具就不應該凹凸顛倒了。

另外，既然我們把面具的凹 凸顛倒了，根據左右顛倒的理論， 說明大腦把來自兩隻眼睛的資訊也 顛倒了，那麼看到的無序點圖中的 方塊正常是浮起的，這時就應該是 凹陷的才對，可事實上，無序點圖 的深度沒有顛倒，面具的深度卻顛 倒了。

這種矛盾只能說明上述兩個 解釋都有問題。

平面擺轉圈與凹凸顛倒的 關係 另一些研究者用另一個實驗 也證明上述兩個解釋是不對的。

一位德國物理學家在 1922 年 發現了一種現象，在牆上釘個釘子， 在釘子上掛一個單擺，推動擺，讓 擺在平面內擺動。仔細看清楚，確 定單擺確實是在平面內擺動的，因 為擺在擺動過程中，與牆面的距離 不變。這時，給一隻眼睛戴上一個 深色的鏡片，最好是黑色的，但是 透過鏡片還是可以看清物體的。就 這樣，一隻眼睛透過鏡片看，一隻 眼睛正常觀看，結果看到的擺竟然 是在沿著橢圓轉圈，如果鏡片是遮 住右眼的，擺是逆時針轉圈的，如 果鏡片是遮住左眼的，擺則是順時 針轉圈的。

這是什麼原因造成的呢？科 學家認為是被遮的眼睛比沒有遮的 眼睛反應慢，也就是，當擺掃過視 野的時候，被遮的眼送給大腦的信 號比未遮的眼慢，導致的效果，就 好像擺在雙眼中的影像出現了角度 的不同，這種不同就會導致我們看 到擺的擺動是有深度的，而不是在 平面內擺動。

這時，如果把一個凹形面具 掛在擺的端部，推動擺，讓擺在平 面內擺動起來。給右眼戴上深色鏡 片，結果看到的凹面具還是凸起的， 而擺也是在沿著橢圓逆時針轉圈。 但根據單眼抑制理論，擺是不應該 轉圈的。若根據左右顛倒理論，擺 的轉動應該變成順時針的。

由以上兩個實驗可以看出， 上述兩個解釋確實有問題。

凹凸顛倒只是人的想像？

既然已有的解釋都有問題， 那麼凹凸顛倒的現象到底是什麼原 因引起的呢？

現在的心理學家認為，我們 對於視覺形成的因素還了解未透， 大腦經驗的影響有可能很大，很可 能這種凹凸顛倒的現象跟眼睛沒有 關係，只是我們看世界的習慣和經 驗左右的。例如我們把沒有深度的 平面圖像看成凹凸不平的立體物， 不是太常見了嗎？這就是大腦對客 觀世界形成的經驗賦予我們的感 受，如果沒有這種感受，照相就需 要照出立體照片才能讓我們感受到 真實的物體是什麼樣的，豈不太麻 煩了？

也正是大腦的經驗影響，有 些物體比較符合經驗和習慣的，就 不容易被凹凸顛倒，而有些不符合 經驗的物體就會很容易被凹凸顛 倒，例如上述的凹面具。據有些人 試驗，如果努力觀看和想像，人類 可以把任何物體都給它凹凸顛倒過 來！是這樣嗎？讀者不妨一試。