Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Давайте рассмотрим зрительное восприятие в свете вышесказанного. Мы, как и наши обладающие зрением собратья-животные, например Кенгуру и Динго из сказки Киплинга, определенно не являемся овощами, пребывающими в неизменном мире. Мы бегаем, прыгаем, ползаем, зарываемся в землю, болтаемся на ветках и летаем, и, следовательно, настоящее, с которым приходится иметь дело нашему зрению, остро, как лезвие бритвы. Если в некий момент времени t зрительная система генерирует изображение окружающего мира, то было бы неплохо, если бы получившееся изображение точно передавало положение дел в момент времени t. Такую зрительную систему можно было бы назвать “умным прибором”. Но как этого добиться? Ведь когда на основе информации, которую сетчатка получает в момент времени t, будет построено изображение, момент t окажется в прошлом! Иными словами, свет достигает глаза в момент времени t1 но соответствующее изображение мозг выстраивает в более поздний момент t2 Отсюда следует, что увидеть мир в момент t1 вы сможете не раньше, чем наступит t2 В конечном счете ваше восприятие рассказывает вам о прошлом, а не о настоящем.

Прежде мы пришли к очевидному выводу: зная будущее, можно загодя подготовиться к нему и, как только оно настанет, действовать осмотрительно. Если человек (или его зрительная система) знает, что случится, мозг в состоянии выстроить правильную картину зрительного восприятия в нужный момент: такую картину, которая будет информировать вас о том, что происходит сейчас, а не о том, что происходило в момент, который только что умчался. Если ваш мозг успешно справится с этой задачей, то вы будете видеть настоящее (рис. 3б), а не недавнее прошлое (рис. 3а). Иными словами, когда свет достигает сетчатки в момент времени t1 головному мозгу следует показывать вам не то, что происходит в момент t1 а то, что, вероятно, произойдет в момент t2 — тогда, когда выстраивание изображения завершится. Для того, чтобы видеть настоящее, необходимо предвидеть будущее!

Действительно ли наш мозг работает так медленно, что мы вынуждены прибегать к ясновидению? Сколько времени требуется зрительной системе, чтобы обработать световые сигналы и получить годное для восприятия изображение? Ответ: около десятой доли секунды. Если бы мы, не мудрствуя лукаво, воспринимали происходящее на основании попадающего на сетчатку света, то наше зрительное восприятие показывало бы нам то, каким мир был одну десятую секунды назад. Одна десятая секунды кажется вам не стоящей беспокойства мелочью? В таком случае просто представьте себе такое действие, как ходьба. Даже если вы раздражающе медленно плететесь со скоростью метр в секунду, за одну десятую секунды вы проходите десять сантиметров. И если бы ваш мозг не озаботился предвидением будущего, любой предмет, появляющийся в радиусе десяти сантиметров от вас, вы замечали бы, только миновав его (или врезавшись в него). Это несоответствие станет гораздо более плачевным, если вы перейдете на бег. А теперь представьте, что вам нужно поймать мяч, который летит в вас со скоростью десять метров в секунду. Если вы не будете компенсировать задержку работы мозга при помощи предвидения, то сможете узнать, что мяч находится перед вами на удобном для захвата расстоянии одного метра, когда он уже переместится на метр относительно данной точки и примерно на 25° относительно соответствующей ей точки поля вашего зрения.

Рис. 3.

а) Девушка, которая пытается поймать, мяч, но при этом не обладает способностью предвидеть будущее и таким образом воспринимать настоящее. В тот момент, когда она видит, что мяч еще не долетел до нее, он уже бьет ее по лбу. б) Девушка, способная предвидеть будущее, воспринимает ту же картину, что и девушка с рисунка (а), но именно тогда, когда мяч находится на видимом ею расстоянии. Следовательно, она способна поймать его.

Наши провидческие способности наглядно проявляются в простом эксперименте, придуманном в 90-х годах доктором Роми Ниджхаваном, ныне работающим в Университете Суссекса. В этом опыте электрическая лампочка вспыхивает в тот момент, когда мимо нее проходит шар (рис. 4а). Хотя это происходит на самом деле, мы видим вспышку уже после того, как шар проходит мимо лампочки (рис. 4б). В связи с тем, что нам кажется, будто вспышка отстает от шара, данная особенность восприятия получила название “эффекта запаздывающей вспышки”. А такие исследователи, как профессор Дэвид Элейс из Университета Сиднея и профессор Дэвид Бэрр из Флорентийского университета показали, что этот эффект обнаруживается даже тогда, когда движущийся предмет, или вспышку, или сразу оба эти стимула испытуемый не видит, а только слышит.

Отчего так? Чтобы воспринимать настоящее, мы должны иметь возможность в момент времени t видеть истинное (для t) местонахождение шара — так же, как мы видим мяч на рис. 3б. Движение предметов предсказуемо, и мозг в состоянии рассчитать, где шар окажется через десятую долю секунды. Вспышку же предсказать нельзя, и поэтому мы видим ее только спустя одну десятую секунды после того, как она произойдет. Однако за этот отрезок времени шар уже успевает пройти мимо лампочки. А это значит, что в момент, когда вы увидите вспышку, шар в вашем восприятии уже переместиться дальше.

Рис. 4.

а) Что происходит на самом деле во время эксперимента с запаздывающей вспышкой, придуманного Роми Ниджхаваном Вспышка происходит в тот момент, когда движущийся объект проходит рядом с ней, б) А вот как вы воспринимаете местоположение объекта в момент вспышки Вы видите вспышку уже после того, как объект прошел мимо. Правдоподобное объяснение, предложенное Ниджхаваном, таково: мы видим настоящее движущегося объекта, но не вспышки, а когда восприятие вспышки в конце концов формируется (на это уходит одна десятая секунды, тем временем объект перемещается дальше), наше восприятие движущегося объекта соответствует его новому местонахождению - не на уровне вспышки, а слегка за ней.

Доктор Дональд Маккей в 1958 году обнаружил сходное явление — правда, его значимость для временных закономерностей восприятия тогда не была оценена. Вы можете воспроизвести этот эксперимент, когда в следующий раз отправитесь на дискотеку. Прихватите с собой зажженный факел (ну, сигареты или карманного фонарика будет достаточно). Дождитесь песни “Ночная лихорадка” и, как только замигает стробоскоп, машите факелом что есть силы. Вы заметите то же, что заметил Маккей (он, правда, выяснил это другим способом — в лаборатории при помощи осциллографа): рукоятка факела, видимая только во время стробоскопических вспышек, кажется отсоединенной от его горящей части. Она будто не поспевает за огнем! (Эта иллюзия также поможет вам ошеломить не интересующихся наукой вышибал и даст вам время сбежать.) Здесь работает тот же принцип, что и при эффекте запаздывающей вспышки: в роли движущегося объекта в данном случае выступает пламя (потому что его все время видно), а лампочке соответствует рукоятка (поскольку она видна только в отдельные моменты, во время вспышек стробоскопа).

В случае эффекта запаздывающей вспышки речь идет о том, где, в какой точке вашего зрительного поля вы видите движущийся объект относительно мигающего. Ну а что насчет свойств предметов помимо их местонахождения? Представьте себе, например, что объект неподвижен, но его окраска быстро меняется от красного к синему. Представьте также, что в момент, когда он принимает строго определенный опенок пурпурного, находящийся рядом бесцветный объект на мгновение вспыхивает точно тем же оттенком. Какого цвета вам покажется в это мгновение первый объект? Бхавин Шет, Роми Ниджхаван и Синсукэ Симодзе из Калифорнийского технологического института показали, что, как и при эффекте запаздывающей вспышки, объект, вспыхивающий пурпурным, выглядит отстающим. То есть, несмотря на то, что он вспыхивает именно тогда, когда объект, меняющий окраску, приобретает тот же самый оттенок, наблюдателю кажется, что окраска меняющего цвет объекта к тому времени уже прошла эту стадию и стала более синей. Шет, Ниджхаван и Симодзе обнаружили тот же эффект и для ряда других показателей (в том числе для яркости и даже для формы украшающего объекты орнамента).

Неумолимая поступь времени заставила нас выработать способность к предвидению: ведь только видя будущее, мы можем воспринимать настоящее. Явления, подобные эффекту запаздывающей вспышки, стали одними из первых свидетельств, доказывающих наличие у нас умения видеть настоящее точно вовремя, и это только начало. Ниже я расскажу о фактах, подтверждающих эту нашу способность, и объясню, как зрительные иллюзии (например, на рис. 1 и 2) являются ее следствием. Но мне бы не хотелось, чтобы у вас осталось впечатление, будто способность предвидеть будущее — это бремя. Напротив, мы должны считать ее выгодным приобретением. Сейчас объясню, почему.