Оптические иллюзии, сломающие вам мозг. Иллюзии зрительного восприятия

Помните ирландские сказки о леприконах, охраняющих горшочки с золотом там, где "кончается" радуга?

Оказывается, радуга существует только в нашем восприятии - на самом же деле ее не существует.
Поэтому и невозможно найти края радуги. А потому и золото леприконов:)
Почему так? Добро пожаловать под кат... Отдельный привет lora_in за любопытность:)

Ра́дуга — атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении Солнцем (иногда Луной) множества водяных капель (дождя или тумана). Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра (от внешнего края: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). Это те семь цветов, которые принято выделять в радуге в русской культуре, но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.

Центр окружности, описываемой радугой, лежит на прямой, проходящей через наблюдателя и Солнце, притом при наблюдении радуги (в отличие от гало) Солнце всегда находится за спиной наблюдателя, и одновременно видеть Солнце и радугу без использования оптических приспособлений невозможно . Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности, и чем выше точка наблюдения — тем она полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). Когда Солнце поднимается выше 42 градусов над горизонтом, радуга с поверхности Земли не видна.

А теперь самое интересное...

Невероятно, но в окружающем нас мире красок нет. Цвет — это лишь иллюзия, созданная мозгом и в физической реальности не существующая.

Посмотрите вокруг себя. Вас с самого рождения окружает иллюзия, «дополнительная реальность», которая настолько привычна, что, подобно воздуху, для нас абсолютно незаметна.

Например, радугу человек показывает как бы только себе: ее существование связано с особенностями человеческого зрения и зависит от конических фоторецепторов в глазах — для других живых существ, не имеющих подобных конусов-колбочек, радуга вообще не существует. Таким образом, вы не просто смотрите на радугу — вы создаете ее.

Более подробно об устройстве сетчатки глаза можно прочитать .

Дадим слово Эрвину Шредингеру, нобелевскому лауреату по физике, одному из создателей квантовой механики, более известному широкой публике благодаря одному коту : «Если вы спросите у физика, что в его понимании есть желтый свет, он вам ответит, что это поперечные электромагнитные волны, длина которых примерно равна 590 нанометрам (нм). Если вы спросите его: „А где тут желтый?“, — то он ответит: „В моей картине его нет совсем, но, когда эти колебания попадают на сетчатку здорового глаза, у человека, которому принадлежит этот глаз, возникает ощущение желтого цвета“».

Однако ощущение цвета невозможно объяснить в рамках объективной картины волн света, имеющейся у физиков. Доказательством тому служат зрительные иллюзии, цветные сны с закрытыми глазами и люди, споcобные видеть цвет иными органами чувств.

Обман зрения

Зрительные иллюзии раскрывают некоторые аспекты того, как работает зрение. Если пристально смотреть на точку в центре черно-белого изображения в течение 15 секунд, то картинка обретает краски.

Давайте посмотрим на еще одну иллюзию. По-русски она называется «бегущий салатовый круг», на английском звучит как «сиреневый охотник». Основана она на эффекте Трокслера.

Что здесь необычного? Через мгновение на месте пропадающих фиолетовых пятен появляется зеленое пятно, движущееся по кругу. Но его ведь в реальности нет! Электромагнитные волны из диапазона спектра 500-565 нанометров физически не попадают на сетчатку человеческого глаза. Это так же необычно, как если бы мы слышали мелодию песни и при этом на барабанную перепонку не поступали бы звуковые колебания. А если сконцентрироваться на крестике, то фиолетовые пятна пропадают вовсе.

Вот статический кадр из гифки выше, который отображает реальность. Физически присутствуют только фиолетовые кружки. Зеленого нет ни на одном из кадров. Это еще одно подтверждение нефизической природы цвета. Более того, когда мы видим цветные сны, глаза вообще закрыты.

Сконцентрируйте взгляд на центре картинки. Через некоторое время расплывчатые цветные образы исчезнут и превратятся в сплошной белый фон. Картинка не gif. Здесь, напротив, электромагнитные волны, отвечающие за цвета, попадают к нам в глаза, но цвета мы перестаем видеть.

Если посмотреть на центральную плитку кубика на вершине и на стороне, повернутой к нам, то видно, что в первом случае она имеет коричневый цвет, а во втором — оранжевый. Это наше восприятие реальности. Но физическая реальность такова, что эти две плитки одного и того же цвета.

Цветные цифры

«Я сказала моему отцу: я поняла, что, для того чтобы написать букву „R“, все, что я должна сделать, — это сначала написать „P“ и затем провести линию вниз от ее петли. И я была так удивлена, что могу превратить желтую букву в оранжевую букву, только добавив линию!» — писала Патриция Лин Даффи, писатель и синестетик .

У некоторых людей раздражение одних органов чувств вызывает как специфические для него ощущения, так и ощущения, соответствующие другому органу чувств. Это явление называется синестезией, что с греческого переводится как «совместное чувство». То есть человек может смотреть на движущиеся картинки и при этом слышать звук. Или для него каждая цифра или буква может иметь собственный цвет, как на рисунке ниже. Цветные цифры — это самый распространенный вид синестезии. Кстати, интересно, что увидит Патриция, если оранжевая для нее «Р» будет написана салатовыми чернилами?

То есть совсем не обязательно, чтобы цвет был связан с определенной длиной электромагнитной волны. Цвет может порождаться звуковыми колебаниями, а звук, например, определенной анимацией.

Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман говорил: «Когда я вижу уравнения, я вижу буквы в цвете — я не знаю почему». Он тоже был синестетиком.

Джеймс Ваннертон чувствует слова на вкус. Нью-Йорк для него по вкусу как вареное яйцо, а Лондон — как картофельное пюре. А другой человек, Макаллистер, видит музыку. У него на звук реагируют участки, отвечающие за слух и зрение. Поразительно, что он слеп с 12 лет: «Когда я слышу музыку, у меня перед глазами появляются разноцветные вспышки, мне кажется, что вижу даже больше прекрасных цветов, чем зрячие люди».

И, чтобы проверить, не врут ли люди и не сумасшедшие ли они, разработаны вот такие тесты, как на рисунке ниже. На листке напечатано много пятерок и двоек. Обычный человек сравнительно долго ищет двойки, для него все цифры на одно лицо. Синестетику же не нужно время на рассматривание каждой цифры. Он сразу видит образуемую двойками красную пирамиду.

Феномен цвета

Учеными проводились эксперименты на восприятие искусственными нейронными сетями (ИНС) иллюзий. Восприятие освещенности выбранной точки зависело от окружающей структуры, от контекста, в которой она находилась. Также на формирование иллюзии влиял предыдущий опыт, стереотипность восприятия. Например, люди видят лицо выпуклым, не только когда оно реально выпуклое, но и в случае если это оборотная часть маски, то есть вогнутая внутрь фигура.

Мы живем в своей информационной реальности. Цвет лишь иллюзия, созданная мозгом, в физической реальности не существующая. В зависимости от ожиданий, контекста, ментальных моделей мозг может произвольно изменять цвета объектов. Что трудно было бы себе представить, если бы цвет был реальным физическим феноменом.

Цвета — это определенная форма языка. Когда мы видим один цвет — мы видим нечто неопределенное, несамостоятельное, что-то вроде одного слова в языке. Интерпретация же этого «слова» происходит, если мы его помещаем в «предложение» и его контекст. А электромагнитные волны — это, по-видимому, сущности, представленные для нас в двух ипостасях: экзистенциональной, как часть физической реальности, и денотативной, как и чернильные пятна на бумаге, сформированные в осмысленные для нас конфигурации, слова, имеющие смыслы, как часть реальности информационной.

Кстати, даже если будет раскрыта природа цвета в нашем сознании, возникает вопрос, а почему цвета именно такие, какими мы их видим? Это обусловлено нашим строением или это, может быть, было как-то случайно выбрано в ходе эволюции, как случайно были выбраны именно такие, а не иные буквы для алфавита? Каково это видеть мир в ультрафиолете или в гамма?

Также из этого следует, что наш мир, видимо, не только некрасочен, но еще и беззвучен. И на вопрос, слышен ли звук падающего дерева в лесу, если рядом никого нет, можно дать ответ. Нет, не слышен. Физика сохраняется. Дерево падает, распространяются колебания воздуха. Но звук рождается в мозге наблюдателя.

Дзэнский коан о том, "Как звучит хлопок одной ладонью " теперь приобретает совсем интереснейший смысл:)

Мы привыкли воспринимать окружающий нас мир как данность, поэтому не замечаем, как наш мозг обманывает своих же хозяев.

Несовершенство нашего бинокулярного зрения, бессознательные ложные суждения, психологические стереотипы и прочие искажения мировосприятия служат поводом для возникновения оптических иллюзий. Их огромное множество, но мы постарались собрать для вас самые интересные, безумные и невероятные из них.

Невозможные фигуры

Невозможный трезубец

Классический бливет – пожалуй, самый яркий представитель оптических рисунков из категории «невозможные фигуры». Как ни пытайся, определить, где берет начало средний зубец, не получится.

Другой яркий пример – невозможный треугольник Пенроуза.

Он же в виде так называемой «бесконечной лестницы».

А также «невозможный слон» Роджера Шепарда.

Комната Эймса

Как работает комната Эймса

Иллюзии движения

Плывущая звезда

Существует довольно много подобных иллюзий движения, то есть статических изображений, кажущихся подвижными. Например, знаменитый вращающийся круг.

Или желтые стрелки на розовом фоне: при пристальном взгляде кажется, что они колышутся туда-сюда.

Осторожно, это изображение может вызвать резь в глазах или головокружение у людей со слабым вестибулярным аппаратом.

Честное слово, это обычная картинка, а не гифка! Психоделические спирали словно затягивают куда-то в полную странностей и чудес вселенную.

Иллюзии-перевертыши

Две классические иллюзии-перевертыша: медсестра/старуха и красавица/уродина.

Более высокохудожественная картинка с подвохом – при повороте на 90 градусов лягушка превращается в лошадь.

Другие «двойные иллюзии» имеют более тонкую подоплеку.

Девушка / старуха

Старики / мексиканцы

Влюбленные /дельфины

Список таких двойственных картинок можно продолжать бесконечно:

На картинке выше большинство людей видят сперва лицо индейца, а уже затем переводят взгляд влево и различают силуэт в шубе. Изображение ниже обычно трактуется всеми как черная кошка, и только потом в ее контурах проступает мышь.

Очень простая картинка-перевертыш – что-то подобное можно без труда сделать своими руками.

Иллюзии цвета и контраста

Серые квадраты

Такая уловка возможна благодаря особенностям работы нашего мозга. На квадрат B падает тень без резких границ. Благодаря более темному «окружению» и плавному градиенту тени кажется, что он значительно светлее квадрата A.

Зеленая спираль

Платье бело-золотое или сине-черное?

Разъяснение феномена платья очень простое: как и в случае с серыми квадратами, все зависит от несовершенной хроматической адаптации наших органов зрения. Как известно, сетчатка человека состоит из двух видов рецепторов: палочек и колбочек. Палочки лучше фиксируют свет, а колбочки – цвет. У каждого человека соотношение колбочек и палочек разное, поэтому определение цвета и формы объекта немного отличается в зависимости от доминирования того или иного вида рецепторов.

Те, кто увидел платье бело-золотистым, обратили внимание на ярко освещенный задний фон и решили, что платье находится в тени, а значит, белый цвет должен быть темнее обычного. Если же платье показалось вам сине-черным, значит, ваш глаз в первую очередь обратил внимание на основной цвет платья, который на этой фотографии действительно имеет синий оттенок. Затем ваш мозг рассудил, что золотистый оттенок – черный, посветлевший из-за направленных на платье лучей солнца и плохого качества фото.

В действительности платье было синее с черными кружевами.

А вот другая фотография, поставившая в тупик миллионы пользователей, которые никак не могли решить, стена перед ними или же озеро.

Наше зрение очень легко способно обмануть наш мозг нехитрыми цветовыми иллюзиями, которые повсюду нас окружают. Некоторые из таких иллюзий ждут вас далее.

Сколько цветов на картинке?

Голубые и зеленые спирали на самом деле одного цвета - зеленого. Голубого цвета тут нет.

Коричневый квадрат в центре верхней грани и «оранжевый» в центре передней грани - одного цвета.

Посмотрите внимательно на доску. Какого цвета клетки «А» и «В»? Кажется, что «А» - черного, а «В» белого? Правильный ответ ниже.

Клетки «B» и «A» - одного цвета. Серого.

Кажется, что нижняя часть фигуры светлее? Закройте пальцем горизонтальную границу между верхней и нижней частями фигуры.

Видите шахматную доску с черными и белыми клетками? Серые половины черных и белых клеток - одного оттенка. Серый цвет воспринимается то как черный, то как белый.

Фигуры лошадок имеют одинаковый цвет.

Сколько здесь цветовых оттенков, если не считать белый? 3? 4? На самом деле всего два - розовый и зеленый.

А какого цвета квадраты здесь? Только зеленого и розового цвета.

Обман зрения

Смотрим на точку, и серая полоска на оранжевом фоне становится... голубой.

На месте пропадающих фиолетовых пятен появляется зеленое пятно, движущееся по кругу. Но его ведь в реальности нет! А если сконцентрироваться на крестике, то фиолетовые пятна пропадают.

Если пристально смотреть на точку в центре черно-белого изображения 15 секунд, то картинка обретает краски.

Смотрите в центр на черную точку в течении 15 секунд. Изображение станет цветным.

Смотрите 30 секунд на 4 точки в центре картинки, после чего переместите взгляд на потолок и поморгайте. Что вы увидели?

На пересечениях всех белых полос, за исключением того пересечения, на котором вы фиксируете взгляд в данный момент, видны маленькие черные пятна, которых на самом деле нет.

Исчезновение

Если пристально несколько секунд смотреть на точку в центре, серый фон исчезнет.

Сконцентрируйте взгляд на центре картинки. Через некоторое время расплывчатые цветные образы исчезнут и превратятся в сплошной белый фон.

Этот кот спускается или поднимается по лестнице?

Лягушка-конь

Просто лист бумаги, сложенный нужным образом

Видите трех симпатичных девушек?
А теперь перевернем изображение:

В какую сторону открыто окно?

Симуляция контраста

Комната Эймса

Динамическая яркость градиента

Иллюзия «Четыре круга»

Цветовая иллюзия. Сколько цветов на картинке?

Иллюзия цветового восприятия

Иллюзия цветового восприятия. Какого цвета квадраты "А" и "B"?

Иллюзия цветового восприятия. Где здесь тёмная плашка, а где светлая?

Иллюзия цветовосприятия. Картинка чёрно-белая, но...

Иллюзия цветовосприятия. Изображение чёрно-белое, но...

Иллюзия восприятия негатива. Что вы видите на картинке?

Рис. I

при дневном освещении кажутся по яркости близкими друг к другу. В сумерках мак кажется совершенно темным, а василек более светлым. В картинной галерее в сумерки постепенно начинают исчезать краски, сначала красные, затем желтые и зеленые.

Можно указать ряд случаев, когда мы при рассматривании цветных объектов также встречаемся с ошибками зрения или иллюзиями.

Во-первых , иногда о насыщенности цвета объекта мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету других окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом.

Великий художник и ученый Леонардо да Винчи писал: «Из цветов равной белизны тот кажется более светлым, который будет находиться на более темном фоне, а черное будет казаться более мрачным на фоне большой белизны. И красное покажется более огненным на более темном фоне, а также все цвета, окруженные своими прямыми противоположностями».

Во-вторых , существует понятие собственно цветовых или хроматических контрастов , когда цвет наблюдаемого нами объекта изменяется в зависимости от того, на каком фоне мы его наблюдаем. Иллюзии цветового зрения этого рода нам встречаются в следующих видах. Черный круг, изображенный на рис. VII,

Рис. VII

кажется слегка красноватым на зеленом фоне, когда же мы прикроем этот круг тонкой прозрачной бумагой, то иллюзорный красный цвет становится еще более заметным. Очевидно, прозрачная бумага создает иллюзию цветного освещения и тем усиливает проявление эффекта. Аналогично черный круг на красном будет казаться зеленоватым, на фиолетово-голубом фоне - зеленовато желтым и на голубом - медно-красным. То же явление непроизвольного окрашивания серых полосок можно наблюдать через прозрачную бумагу на рис. VIII.

Рис. VIII

Оказывается, что тот цвет, в который окрашивается черный круг или серая полоса, является так называемым дополнительным цветом к цвету фона . Для каждого цвета имеется такой другой цвет, оптическое смешение с которым дает цвет ахроматический (белый или серый). Такие цвета и называются взаимно дополнительными. Круг или полоска не обязательно должны быть черными или серыми, например желтая полоска на красном фоне кажется зеленоватой, а на зеленом - оранжевой; в данном случае эти три цвета при смешении дадут белый или серый цвет.

Подмечено, что это иллюзорное окрашивание черных и серых предметов происходит в цвет, лишь приблизительно являющийся дополнительным, но не совпадающий с ним в точности.

Наиболее наглядное представление об оптическом смешении цветов можно получить следующим образом. Если диск (рис. IX)

Рис. IX

с секторами, имеющими такие углы и окраску, как это показано на рисунке, привести в быстрое вращение, то вследствие быстрого чередования различных возбуждений цвета секторов сольются в общий серый тон. Эта иллюзия цветового зрения объясняется инерцией зрения и тем, что сумма соответствующим образом подобранных излучений разного спектрального состава вызывает ощущение белого света.

На основании того, что наш орган зрения наиболее приспособлен к восприятию белого солнечного свет а, можно объяснить и такую иллюзию. Если в течение нескольких секунд неподвижно смотреть на красное пятно, а потом перевести взгляд на белую бумагу, то мы увидим на бумаге зеленое пятно. Если рассматривать желтый кружок, то на бумаге увидим синий, и наоборот.

С цветовым контрастом связаны и другие иллюзии цветового зрения . Приведем еще несколько примеров.

Рис. X

площади внутреннего квадрата слева и полоски справа равны, но периметр полоски в два раза больше периметра квадрата. Всматриваясь в этот рисунок, мы видим полоску более яркой, чем внутренний квадрат.

Явлением психологического контраста можно объяснить иллюзию так называемого подравнивания цветов , заключающуюся в следующем. Если смотреть на рис. XI,

Рис. XI

то на нем можно увидеть фигуру в виде зеленого креста, тогда и средний кружок кажется зеленоватым; если же сосредоточить внимание на желтых кружках, то и центральный кружок будет казаться желтоватым.

Интересна также иллюзия последовательного цветового контраста , появляющаяся после рассматривания верхней части рис. XII.

Рис. XII.

Если несколько минут внимательно вглядываться в черный круг верхней части рисунка, а затем быстро перевести взгляд на черный круг внизу, то через несколько секунд на белом фоне появятся цветные изображения всех четырех пятен, окружающих верхний черный круг. Какого цвета будут эти появившиеся пятна?

Заметим здесь, что при переходе от одного цвета данной поверхности к другому цвету этой же поверхности у нас будет изменяться и ее кажущаяся яркость . Следовательно, будет изменяться и контраст яркости, если мы будем, скажем, одновременно изменять яркость предмета и фона или один и тот же предмет будем рассматривать на менее ярком, а затем на более ярком фоне. Вот почему контраст яркости связан для нашего зрения с цветовым контрастом. Чем больше цвет объекта отличается от цвета фона, тем лучше заметен объект и тем отчетливее виден его контур и форма.

Можно привести множество примеров воздействия на глаз цветовых контрастов. Гёте, например, пишет: «Трава, растущая во дворе, вымощенном серым известняком, кажется бесконечно прекрасного зеленого цвета, когда вечерние облака бросают красноватый, едва заметный отсвет на камни». Дополнительный цвет зари - зеленый; этот контрастный зеленый цвет, смешиваясь с зеленым цветом травы, и дает «бесконечнопрекрасный зеленый цвет» .

Гёте описывает также явление так называемых цветных теней . «Один из самых красивых случаев цветных теней можно наблюдать в полнолуние. Свет свечи и лунное сияние можно вполне уравнять по интенсивности. Обе тени могут быть сделаны одинаковой силы и ясности, так что оба цвета будут вполне уравновешиваться. Ставят экран так, чтобы свет полной луны падал прямо на него, свечу же помещают несколько сбоку на надлежащем расстоянии; перед экраном держат какое-нибудь прозрачное тело. Тогда возникает двойная тень, причем та, которую отбрасывает луна и которую в то же время освещает свеча, кажется резко выраженного красновато-темного цвета, и, наоборот, та, которую отбрасывает свеча, но освещает луна,- прекраснейшего голубого цвета. Там, где обе тени встречаются и соединяются в одну, получается тень черного цвета» .

Тот факт, что некоторые цвета воспринимаются нами как «выступающие» , а другие как «отступающие» , иллюстрируется здесь рис. XIII.

Рис. XIII

Рассматривая верхнюю фигуру на этом рисунке, мы склонны думать, что это усеченная пирамида, обращенная вершиной к нам.

Рассматривая нижнюю фигуру, мы готовы представить себе туннель с выходным отверстием вдали. «Выступающими» цветами обычно кажутся цвета красно-оранжево-желтые (или «теплые»), а «отступающими» кажутся цвета зелено-синие (или «холодные»). Насыщенные и светлые цвета нам обычно кажутся ближе темных и ненасыщенных. Хроматические цвета обычно «выступают вперед» на фоне цветов серых.

Следует заметить, что многие свойства глаза, вызывающие появление иллюзий цветового зрения, вместе с тем оказываются и весьма полезными для получения нами зрительных ощущений , более полно отражающих объективную реальность.

Вот почему, например, на вывесках и рекламах, собранных из светящихся газосветных трубок, слова, написанные трубками красного свечения, приближаются к наблюдателю и кажутся висящими в воздухе, а слова, написанные трубками зеленого или синего свечения, отступают. Однако оказывается, для некоторых людей иллюзия различной удаленности разных цветов носит обратный характер , т. е. более близкими кажутся цвета синие (у некоторых лиц иллюзия вообще не наблюдается). Среди различных объяснений этой иллюзии заслуживает внимание следующее. Зрительная линия пересекает плоскость зрачка не в центре его, а несколько сбоку, т. е. хрусталик не строго центрирован по отношению к зрительной линии. Поэтому когда глаз фиксирует какую-нибудь синюю точку, то изображение соседней с ней красной точки даст на сетчатке известный круг светорассеяния, причем этот круг будет не концентричен с изображением фиксируемой точки, но несколько смещен в сторону височной или носовой части сетчатки. Это смещение при бинокулярном зрении создает такое же впечатление, какое мы получим от одинаково удаленных от осей глаз раздраженных мест сетчаток, если красная точка фактически будет ближе или дальше, чем синяя.

Однако иллюзии цветового зрения значительно менее полно исследованы физиологами, и многие еще не могут быть объяснены достаточно удовлетворительно, а некоторые гипотезы, высказанные по поводу них, не оправдываются.