您一定讀過英國作家路易斯·卡羅爾（Lewis Carroll）的《愛麗絲奇境曆險記》吧？還記得愛麗絲掉入兔子洞之後遇到的神奇世界吧？不合常理的事情總是很吊我們的胃口，比如我們時常會遇到的錯覺現象。錯覺，就是錯誤的知覺，也即我們的感官将接受到的外界信息通過感受器傳送給大腦後，得到了與實際事物不符的現象。就人類獲取外界信息的渠道而言，視覺占絕對優勢，可達80%以上，因此視錯覺最為常見。視錯覺大緻可分為二維的與三維的兩種。好了，深吸一口氣，精彩詭異的揭秘視錯覺之旅馬上出發了！Let’s go!

首先我們看視錯覺中最常見的缪勒-萊耶爾錯覺（Muller-Lyer illusion圖1）。你會感覺圖中上方的線段長于下方的線段，可事實上它們等長，不信你可以用直尺親自量下。這究竟是怎麼回事呢？目前對該錯覺的主流解釋是視覺中的“大小恒常性”機制。該機制說，我們在判斷物體大小的時候，視覺系統自動會把物體與我們的距離因素考慮進來。比如說，我判斷站在我面前的張三身高與他距我50米之外不會有較大誤差，盡管前者在我的視網膜上成的像會大一些。我們在判斷圖1兩條線段的長短時，會不自覺地考慮到距離因素，也就是置于三維空間去判斷。在經驗中，對觀察者而言，如圖2地闆上墊子靠近觀察者一側的邊長與其對邊長，後者一定短于前者，視覺上後牆的長（類比圖1上線段）自然長于墊子邊長（類比圖1下線段）。但是這一解釋仍有無法克服的困難，比如在缪勒-萊耶爾的變形圖（圖3）中，我們能感覺到下方的線段要長于上方的。一種解釋為向外傾斜的箭頭或者如圖置于兩端的圓形造成了線段橫向的視野開闊，誤導了視覺在水平方向的錯覺。

圖1

圖2

圖3

下面三幅圖均與平行線有關。圖4是佐爾拉錯覺（Zollner illusion），是德國天體物理學家佐爾拉于1860年發現的。本來是一組相互平行的線段，在添加上一些附加線段之後看起去便不再平行。圖5與圖6分别叫海林錯覺（Hering illusion）與馮特錯覺（Wundt illusion），分别由德國生理學家埃瓦爾德·海林與威廉·馮特在19世紀發現。這兩幅圖均受到了放射狀線的影響，使得原本的平行線看上去發生了彎曲，隻不過兩者彎曲的方向正好相反。這些造成視覺上形狀或方向發生的原因主要是幹擾線的存在誤導了視覺。幹擾線的布局還會影響錯覺的效果，比如對佐爾拉錯覺而言，不但幹擾線要交錯分布，而且與平行線的夾角還有關系，有研究表明在兩者呈45度角時，佐拉爾錯覺效果最明顯。在圖7與圖8，變形了的正方形與圓形也是幹擾線影響的結果。

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

看來，人們常說的“眼見為實”也不靠譜。接下來我們看幾個由于“側抑制”引發的錯覺。什麼是“側抑制”呢？生理學上講，視網膜上的神經細胞受到光刺激的同時，會對周圍的神經細胞産生抑制作用，這種現象就叫為“側抑制”。它發生在視網膜上一種叫做側細胞叢的結構上。理解沒？若是沒理解，通俗講就是被亮的區域包圍的區域顯得暗些，而被暗一些的區域包圍的區域顯得亮些。圖9是著名的赫爾曼栅格錯覺（Hermann grid illusion），在白色栅格的十字交叉處我們能隐約感覺到有暗灰圓點在閃現。這是因為在十字交叉處的四邊都是亮的區域，而白栅格隻是兩側，所以注視交叉處的視網膜區域比注視白栅格的區域受到了更多的抑制，就顯得比其它區域暗一些，于是在交叉處看到灰點。圖10左右兩灰色豎條塊的灰度是一樣的，但看上去左邊的顔色要深于右邊， 這也是“側抑制”的因素導緻的。

圖9

圖10

當你看圖11時，一定會感覺到是條螺旋線，但當你拿筆沿着線條描下去就會發現，它們是一系列的同心圓。這張圖是著名的弗雷澤螺旋錯覺（Fraser spiral illusion），是由英國的心理學家弗雷澤于1908年描繪的。這種錯覺主要由圖案背景中那些内切于圓并向外微微斜向發散的黑色線條引起的，具有方向性的黑色線條刺激了對方位敏感的視覺細胞，從而誘導産生螺旋錯覺。圖12是删除誘導線之後的圖案，這時錯覺已經基本消失（即使微有的話，也是背景圖案中具有方向性的條狀格帶誘導産生的）。圖13與圖14均是弗雷澤螺旋的幾何變體。

圖11

圖12

圖13

圖14

圖15你一定見到過，你的視覺也一定會在花瓶的輪廓與兩張人的側面孔之間來回轉換。它是丹麥心理學家埃德加·魯賓（Edgar Rubin）于1915年設計的，一般被稱作“魯賓的花瓶”。在花瓶與面孔的視覺轉換中，其實是主體與背景之間的變換。如果你選擇的是花瓶，那麼大腦自然會把面孔作為背景來對待，反之亦然。不過觀察者的選擇或者對圖案的理解與觀察者的經驗背景有關，如果他對花瓶熟悉，那麼在看到的一瞬間大腦會把這一信息傳遞給視覺系統，從而白色花瓶從黑色背景中分離出來。觀察者在這兩種圖案之間轉換并不費力。

圖16與圖17的機制與此類似，你首先會看到什麼呢，然後轉換下背景又會看到什麼？

圖15

圖16

圖17

如果你是第一次看到圖18，相信你除了一些毫無規則的黑白斑點外發現不了什麼。但請你靜下心來慢慢搜尋圖案中一隻正在行進中的達爾馬提亞狗（Dalmatian dog斑點狗），相信你很快會如願以償。這說明人類的視覺系統在處理這些零散的圖案信息時有着驚人的綜合能力。無疑，這些人類長期進化的結果。在遠古時期，它是我們識别猛獸與尋覓食物的重要保障。一旦有意義的事物呈現在視網膜上，再想回歸到無意義就很難了，我們的大腦已經習慣了給淩亂的視覺信息指定一個合理的解釋。1976年“海盜一号”探測器拍攝到的那張著名的“火星臉”（圖19）曾引發了人類五花八門的猜想，其實那張“臉”無非是我們對火星上一堆自然的岩石引發的視覺錯覺。

圖18

圖19

最後我們來體驗下視覺錯覺中最詭異的盛宴“不可能物體”。在圖20中，乍看上去右方的叉子通過中間框的三個孔會穿到左邊的三個六角螺帽中（右下角是螺帽的放大圖）。但你仔細看就會發現它們全部是“不可能物體”！以右邊的叉子為例。如果從叉子的左端看，它是一把三腳叉（圓柱狀），但從叉子的右端看，它又是兩腳叉（四棱柱狀）。夠離奇吧？這把吊詭的叉子被心理學家稱為“魔叉”。那麼産生錯覺的原因何在呢？原來是物體構造線中“一線多意”引起的。以這把“魔叉”為例，右端上表面的第一條棱線，既可以理解為棱柱腳的邊線（從右端看），也可以理解為圓柱腳上端的平滑線（從左側看），可事實上這兩條線本身不會重合。在叉子的構造線中，所有的長棱線均有這樣的“歧義”，加上中間兩條長棱線從右端到左端實現了三維的扭曲。正是這些誤讀與扭曲，使得我們疑窦叢生，哪裡會有這樣的物體！圖中的框與左側的螺帽一樣是“不可能物體”，就留給讀者自己分析吧。

談到視覺錯覺的“不可能物體”，不能不提到荷蘭的著名藝術家埃舍爾（MC.Escher）。他是錯覺藝術的超級大師，一生創作了衆多引人入勝的“不可能世界”。我們就以他的《瀑布》（圖21）與《觀景樓》（圖22）作為我們這次視錯覺之旅的終點，在這些不可思議的世界裡駐足品味視錯覺帶給我們的美妙與神奇吧。

圖20

圖21

圖22

作者系中國科學院自然科學史研究所研究人員

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