Познавательные психические процессы: Хрестоматия
На пути к решению вопроса
Хотя теория перспективы ведет нас по ложному пути, она значительно ценнее тех теоретических представлений, которые вообще не связаны с фактами. Нам кажется, что в идее перспективы есть все же нечто важное. Теперь мы попытаемся развить теорию иллюзий, которая учитывает положение о перспективе, но приводит к правильным предсказаниям, а также связывает иллюзии с другими явлениями восприятия. Имеет смысл уделить некоторое внимание этим соображениям, чтобы путем становления связей между явлениями прийти к пониманию иллюзий. Иллюзии тогда становятся не очевидным результатом воздействия на зрительную систему определенных структур, а скорее одним из возможных путей исследования основных процессов, участвующих в зрительном восприятии мира.
Существуют процессы восприятия, которые могут быть полностью ответственны за возникновение искажений, – это константность величины. Это явление состоит в тенденции перцептивной системы компенсировать изменения сетчаточного образа, происходящие вместе с изменением расстояния до видимого объекта. Это удивительный процесс, действие которого в определенных условиях мы можем наблюдать на самих себе. Он может нарушаться. Когда это случается, этот процесс вместо того, чтобы сохранять зрительный мир относительно стабильным, может вызывать нестабильность и искажения образа. Идея связи явлений константности зрительного восприятия и иллюзий довольно нова. Мы опишем эксперименты, посвященные исследованию этой связи, после того как рассмотрим явления константности более подробно.
Изображение предмета удваивается по величине, когда расстояние до него сокращается вдвое. Это простой факт из геометрической оптики, который используется при фотографировании, когда наводят объектив. Почему это происходит, должно быть ясно из рис. 1.16. Но здесь наблюдается странное явление, и оно, конечно, требует какого-то объяснения; оно состоит в том, что хотя изображение объекта увеличивается при сокращении расстояния, его воспринимаемая величина остается почти неизменной. Посмотрим на зрителей в театре. Все лица кажутся нам почти одинаковыми по величине, несмотря на то что изображения лиц, находящихся вдали, значительно меньше, чем более близких к нам. Посмотрите на кисти ваших рук – одну на расстоянии вытянутой руки, а другую вдвое ближе; они будут казаться совершенно одинакового размера, в то время как изображение на сетчатке дальней кисти руки будет составлять только половину величины (линейной) ближней. Но если ближнюю кисть расположить так, чтобы она закрывала дальнюю, тогда они будут восприниматься как совершенно разные по величине. Этот маленький эксперимент стоит провести. То, что теперь известно как константность величины, было описано Декартом[11] в 1637 году в работе «Диоптрика».
«В заключение, – пишет Декарт, – мне нет необходимости говорить что-либо специальное о нашем способе видеть величину или форму предметов, он полностью детерминируется нашим способом видеть расстояние и расположение частей этих предметов. Таким образом, их величина оценивается в соответствии с нашими знаниями или нашим мнением об их удаленности в сочетании с величиной изображения, которое отпечатывается на задней стенке глаза. Абсолютная величина изображений не имеет значения. Ясно, что эти изображения в сто раз больше, когда объекты очень близко от нас, чем когда они находятся на расстоянии в десять раз большем, однако нам не кажется при этом, что объекты увеличиваются в сто раз (по площади, а не по линейным размерам); напротив, они кажутся почти той же величины, во всяком случае, до тех пор, пока мы не ошибаемся (слишком сильно) в оценке расстояния».
Здесь мы имеем такое ясное изложение явления константности величины, какого не находим у психологов более позднего времени. Декарт описал также и то явление, которое теперь называется константностью формы.
«Кроме того, наша оценка формы явно исходит из нашего знания или мнения о расположении различных частей предметов и не согласуется с изображением в глазу, так как в этих изображениях обычно овалы и ромбы там, где мы видим круги и квадраты».
Способность перцептивной системы компенсировать изменения расстояния была очень детально исследована, особенно английским психологом Робертом Таулессом в 30-х годах. Таулесс измерял величину константности в различных условиях у различных людей. Он пользовался очень простой аппаратурой: только линейкой и кусками картона. Для измерения величины константности он помещал квадрат из картона на определенном расстоянии от наблюдателя и несколько квадратов разной величины вблизи. Испытуемый выбирал из числа лежащих перед ним квадратов тот, который казался ему такой же величины, что и дальний образец. Сопоставляя эти квадраты, легко можно количественно оценить меру константности. Таулесс обнаружил, что его испытуемые обычно выбирали квадраты почти той же самой величины, что и настоящая величина удаленного образца, хотя изображение этого квадрата на сетчатке было меньше, чем изображение ближних квадратов. Как правило, константность была почти абсолютной по отношению к довольно близким предметам, однако она нарушалась при оценке очень отдаленных предметов, которые кажутся совсем игрушечными. Константность не сохранялась, если предметы имели мало признаков глубины. Критически настроенные испытуемые, так же как и художники с большим опытом, проявляли меньшую константность. Как и предполагал Декарт 300 лет назад, существует перцептивная шкалирующая система, благодаря которой одинаковые по размерам объекты, расположенные на различных расстояниях от наблюдателя, кажутся ему «почти равными по величине, по крайней мере если он не ошибается в оценке расстояния». Таулесс измерял также константность формы; с этой целью он нарезал серию картонных ромбов или эллипсов различной кривизны, помещал их перед испытуемым и предлагал ему выбрать те из них, которые соответствуют по форме образцам – вырезанным из картона квадратам или кругам, расположенным под определенным углом к линии взора испытуемого. Автор снова обнаружил, что константность формы довольно высока, но не абсолютна, и вновь испытуемые очень сильно различались по величине константности: у критически настроенных субъектов и художников опять наблюдалась тенденция к меньшей константности по сравнению с остальными испытуемыми, причем некоторые испытуемые в этих экспериментальных условиях могли более или менее произвольно изменять величину своей константности.
Можно увидеть действие своего собственного шкалирующего механизма константности. Это займет всего несколько секунд и будет очень наглядно.
Сначала надо получить четкий последовательный образ, пристально посмотрев на яркий свет (лучше всего на фотографическую вспышку), а затем посмотреть на стену или экран. Последовательный образ появится на экране, и размеры его изменятся в соответствии с расстоянием до экрана. Эксперимент попросту состоит в следующем: после того как вы получили четкий последовательный образ вспышки, посмотрите на расположенную вблизи ровную поверхность– скажем, книгу или ладонь, а затем взгляните на дальнюю стену комнаты. Вы обнаружите, что последовательный образ очень заметно изменяется по величине. Он будет уменьшаться при взгляде на ближнюю поверхность и увеличиваться, когда вы посмотрите на дальнюю стену. Известно, что при увеличении расстояния до экрана, на который проецируется последовательный образ, в два раза размеры этого образа увеличиваются вдвое. Это обратное соотношение между величиной и расстоянием известно под названием закона Эммерта.
Увеличение зрительного последовательного образа с увеличением расстояния происходит благодаря действию шкалирующего механизма константности, который в обычных условиях компенсирует сокращение изображений предметов на сетчатке при увеличении расстояния до них. В описанном выше эксперименте изображение вспышки не сокращается, поскольку оно фиксировано на сетчатке, и таким образом мы видим действие нашего собственного шкалирующего механизма константности.
Теперь можно вернуться к иллюзиям. Если бы шкалирующий механизм константности, имеющий тенденцию компенсировать изменения расстояния, приводился в действие теми деталями перспективного рисунка, которые указывают на глубину, то мы должны были бы ожидать появление наблюдаемых искажений восприятия в рисунках, вызывающих иллюзии. Это очень разумная теория. Ее большим достоинством является то, что она не постулирует ничего такого, что было бы нам еще неизвестно. Она объединяет два общеизвестных явления, предполагая, что иллюзорные нарушения – это результат действия шкалирующего механизма константности при его неправильном использовании. Так как рисунки, вызывающие иллюзии, по существу плоские, легко понять, что если все же детали рисунка, отражающие перспективу, вводят в действие механизм константности, то включение этого механизма должно расцениваться как неуместное. Части рисунков, воспринимаемые как более отдаленные, будут увеличиваться. В этом и состоит сущность явления.
Но одно дело – выдвинуть теорию, другое – доказать ее справедливость. Фактически принятие этой теории создало известные трудности, к рассмотрению которых мы сейчас и перейдем. Рисунки, вызывающие иллюзии, как правило, выглядят плоскими, двухмерными. Мы должны объяснить:
1) почему эти рисунки кажутся плоскими, несмотря на наличие деталей, указывающих на перспективу;
2) каким образом может включаться в действие механизм константности, если эти рисунки выглядят плоскими, когда, согласно закону Эммерта, механизм константности функционирует лишь в соответствии с видимым расстоянием. Я полагаю, что именно эти трудности и препятствовали серьезному обсуждению данной теории до настоящего времени. Теперь посмотрим, не можем ли мы преодолеть эти трудности.
Первое затруднение объяснить сравнительно просто. Когда мы смотрим на рисунки, вызывающие иллюзии, мы видим не только сами рисунки, но и бумагу, на которой они изображены. Рисунки выглядят плоскими, потому что они расположены на плоской поверхности. Что произойдет, если мы сохраним рисунки, но уберем поверхность, на которой они изображены?
Это легко сделать, если изготовить проволочные модели этих рисунков и раскрасить их светящейся краской, чтобы они светились в темноте. Если подобные светящиеся модели рисунков рассматривать в темноте, глядя на них одним глазом, чтобы исключить стереоскопическую информацию об их действительной глубине или ограничить эту информацию, мы обнаружим, что модели кажутся трехмерными. Модель стрелы, например, больше не будет казаться плоской: она похожа на угол. Модель стрелы с расходящимися концами наконечников похожа на внутренний угол, а со сходящимися концами – на внешний угол здания, как это соответствует законам перспективы, и они неотличимы от настоящих трехмерных моделей углов. Это наблюдение раскрывает причину того, почему подобные рисунки в обычных условиях кажутся плоскими: фактура бумаги является источником информации, противоречащей той, которая поступает от деталей рисунка, указывающих на перспективу, что и мешает появлению ощущения глубины. Это очень важно учитывать художнику, так как фактура его бумаги или холста всегда будет конкурировать с теми деталями его рисунка, которые передают глубину, и мешать видеть его в трех измерениях. Удалим фактуру – и удивительным образом появится ощущение глубины. В этом и заключается причина, почему цветные фотографические пленки при простом просматривании могут казаться более убедительными по глубине, чем когда они проецируются на экран, особенно если свет довольно тусклый, так что легкие недостатки поверхности пленки не выявляются.
Второе утверждение – то, что механизм константности работает в соответствии с видимым расстоянием, как это гласит закон Эммерта, – оспорить труднее, и оно поддерживается крупными специалистами. Так, Ительсон, цитируя для подкрепления своей точки зрения пятерых выдающихся психологов, которые работали над этой проблемой, говорит следующее: «Константность, по общему мнению, зависит от нашей собственной оценки расстояния». Тем не менее я буду оспаривать это утверждение, так как уверен, что оно не только ошибочно, но и задерживает развитие адекватной теории.
Рисунки, вызывающие иллюзии, как правило, кажутся плоскими; верно также и то, что механизм константности работает в соответствии с видимым расстоянием, как это утверждает закон Эммерта, однако из этого не следует, что константность непременно связана с видимым расстоянием. Есть все основания думать, что константность регулируется признаками глубины, даже если им противоречат другие детали рисунка, как это, например, происходит, когда рисунок с перспективой или рисунки, вызывающие иллюзии, изображены на грубой бумаге. Если бы мы могли показать, что это именно так, тогда мы объяснили бы иллюзии и узнали бы нечто новое относительно механизма константности.
Теперь мы должны рассмотреть еще одну группу фактов, доказывающих, что неадекватное действие механизма константности может вызывать искажения восприятия рисунка. Это заставит нас заняться техническими и довольно сложными вопросами, но вот эти факты.
Мы можем взять рисунки с двойственным восприятием глубины. Эти рисунки (например, куб Неккера, рис. 1.17) вызывают попеременно то одно, то другое восприятие глубины и даже то один, то другой сетчаточный образ, хотя входная информация остается неизменной.
Рис. 1.17. Этот рисунок меняется по глубине: плоскость куба, отмеченная небольшим кружком, иногда кажется расположенной спереди, иногда сзади. Можно считать, что подобное чередование восприятия глубины представляет собой смену перцептивных «гипотез». Зрительная система принимает то одну, то другую гипотезу, никогда не останавливаясь ни на одном решении. Этот процесс происходит при обычном восприятии, но тогда, как правило, существует единственное однозначное решение
Теперь, если мы внимательно посмотрим на куб Неккера, то обнаружим, что хотя поверхности куба меняют свое расположение по глубине, они не изменяются по величине. Этот факт прямо говорит нам о том, что механизм константности здесь не вовлекается, не приводится в действие признаками глубины, изображенными линейным образом на бумаге. Если мы сделаем светящийся куб (проволочную модель, покрытую светящейся краской, чтобы она была видна в темноте, благодаря чему мы исключаем влияние структурного фона бумаги на восприятие), то получим совершенно иные результаты. Когда наш светящийся куб изменяется по глубине, он сразу же изменяется и по форме. Та поверхность куба, которая воспринимается как дальняя, кажется больше, хотя обе поверхности куба фактически одинаковой величины. Таким образом, мы видим на этом примере, что закон Эммерта применим и к двойственным изображениям. Если мы сделаем настоящий трехмерный куб, то обнаружим, что, когда он переворачивается в нашем восприятии, мы видим вместо куба усеченную пирамиду, поскольку та поверхность куба, которая кажется ближе, выглядит меньше, чем та, которая воспринимается как более удаленная; здесь константность действует в обратном порядке, в соответствии с видимой, а не истинной глубиной, что и приводит к искажениям величины при изменении восприятия глубины. Этот факт может убедить в том, что восприятие глубины, по существу, связано с константностью; однако рассмотрим следующие факты. Возьмем рисунок куба, изображенный на бумаге, но с добавочной линией, как показано рис. 1.18. Эта линия, несмотря на то что она фактически прямая, кажется изогнутой в том месте, где она пересекает угол куба. Теперь тщательно проследите за этой линией, когда куб изменяется (неожиданно) по параметру глубины. Вы увидите, что линия продолжает казаться изогнутой точно таким же образом. Здесь мы видим нечто совершенно иное по сравнению с тем, что происходит, когда подобная линия добавляется к настоящему трехмерному светящемуся кубу: тогда линия будет тоже казаться изогнутой (вследствие константности), но направление изгиба меняется, когда восприятие куба изменяется по глубине.
Изгиб линии, пересекающий угол нарисованного куба, определяется не тем, кажется ли этот угол внутренним или внешним, а просто тем, является ли этот угол внутренним или внешним в обычных условиях трехмерного восприятия.
Рис. 1.18. Линия, пересекающая угол куба Неккера, кажется слегка изогнутой, хотя фактически она прямая. Она кажется такой же изогнутой и тогда, когда куб переворачивается по глубине. Из этого следует, что иллюзионный изгиб линии не является результатом воспринимаемой глубины. Но если сделать светящуюся модель куба, направление изгиба линии будет меняться с каждым изменением ориентации куба
Это важное обстоятельство, так как оно подтверждает, что иллюзорное искажение линии возникает не вследствие механизма константности, действующего в соответствии с видимой глубиной, а прямо согласуется с признаками глубины, хотя бы им и противоречила фактура бумаги, из-за которой куб кажется плоским. Если мы поместим линию, подобную этой, поперек светящегося куба, то направление изгиба этой линии будет изменяться с изменением ориентации куба в нашем восприятии; здесь закон Эммерта перестает действовать.
Можно измерить видимую глубину, восприятие которой возникает благодаря перспективе или другим признакам глубины; это можно сделать с помощью ряда технических приемов, обеспечивающих объективное измерение видимой глубины. С помощью этих приемов (предложенных автором) можно прямо соотнести видимую глубину с иллюзиями.
Довольно легко вычислить меру иллюзии типа искажений величины или формы, о которых идет речь в этой главе. Это можно сделать с помощью набора различных линий или форм, предложенных наблюдателю, с тем чтобы он выбрал среди них ту, которая больше всего похожа на рисунок, вызывающий иллюзию, как видит ее сам наблюдатель. Разумеется, важно показывать наблюдателю сравниваемую с образцом линию так, чтобы она не искажалась! В опыте иногда лучше использовать такое приспособление, которое дает возможность наблюдателю или экспериментатору производить непрерывное подравнивание сравниваемой линии или набора линий с образцом. Такое приспособление для сравнения линий показано на рис. 1.19.
Рис. 1.19. Как измерить иллюзию. Наблюдатель смотрит на стрелу и сравниваемую с ней линию, которую он устанавливает так, чтобы она оказалась той же длины, что и искаженная стрела. Таким образом можно непосредственно измерять степень иллюзии. (Измерение, однако, возможно только тогда, когда иллюзия не является логически парадоксальной.) На рисунке показано, как выглядит аппаратура сзади, со стороны экспериментатора
Труднее измерить видимую глубину. Это может показаться даже невозможным. Но рассмотрим рис. 1.20. Рисунок освещается сзади, чтобы избежать влияния фактуры фона на восприятие, и виден через экран поляроида. Другой экран поляроида помещается над одним глазом под углом к первому так, чтобы свет от рисунка не достигал этого глаза. Между глазами и рисунком помещается стекло, покрытое с одной стороны тонким слоем амальгамы, через которое виден рисунок и которое также отражает одно или несколько небольших источников света, вмонтированных в оптическую линейку. Эти источники света кажутся расположенными на рисунке. Конечно, с точки зрения оптических законов, они действительно находятся на рисунке, но только в том случае, когда расстояние от источников света до глаз равно расстоянию от рисунка до глаз. Однако маленький источник виден обоими глазами, в то время как рисунок виден только одним глазом, потому что другой закрыт поляроидом. Передвигая источники света по оптической линейке, мы можем поместить их таким образом, что они будут казаться расположенными на том же самом расстоянии от наблюдателя, что и любая часть рисунка. Если рисунок имеет перспективу или другие признаки глубины, тогда наблюдатель помещает источники света не на истинном расстоянии, которое отделяет его от рисунка, а на том, которое, как ему кажется, отделяет его от той части рисунка, на которую он наводит световое пятно. Для людей с нормальным бинокулярным восприятием глубины это довольно простая задача, и таким способом можно измерить кажущуюся глубину.
Рис. 1.20. Как измерить кажущуюся глубину изображения. Рисунок (плоский) освещается сзади, чтобы избежать влияния структуры фона, что создает парадоксальное впечатление глубины. Свет от рисунка проходит через поляроид, закрывающий один глаз. Регулируемое испытуемым световое пятно посылается на рисунок путем отражения от стекла, покрытого с одной стороны тонким слоем амальгамы. Это пятно рассматривается обоими глазами и устанавливается испытуемым на видимое расстояние от любой избранной части рисунка. Таким образом с помощью бинокулярного зрения измеряется монокулярно видимая глубина
Эти опыты показывают, что рисунки, вызывающие иллюзии, действительно воспринимаются как обладающие глубинной в соответствии с теми деталями, которые указывают на перспективу, и что иллюзия усиливается, когда признаки, по которым судят о глубине, становятся более выразительными.
Таким образом, мы видим, что иллюзии связаны с восприятием глубины.