大小一樣嗎？

科技 06-07

我們是中科院主管、科學出版社主辦，與日本知名科普雜誌Newton版權合作的一本綜合性科普月刊。

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請先回答一個問題：看見一個體積較小的物品時，你怎樣判斷該物品是真的小，還是只是離你較遠所以顯得小呢？

我相信，在實際生活中絕大部分人都沒想過這個問題，因為進行這種判斷似乎是我們的本能。

通過視覺對上述情況進行判斷時，我們會注意到目標物體周圍的環境。比如，離我們遠的物體，其周圍的物體看起來也比較小；而本身就體積小但離我們近的物體，其周圍的物體可能看上去就比較大。這種視覺上的比對十分奏效，也正因此，畫家可以輕鬆地在平面畫布上描繪出富有層次感的美景，而商人們也可能利用這種視覺現象矇騙消費者。這也是為什麼廣告標準協會禁止了DFS（英國零售行業）的一則廣告，廣告中DFS有意縮減了演員的身高，使其售賣的沙發看起來比實際更大。

之所以產生這樣的錯覺，是由於我們的視覺注意系統會利用參照物來判斷目標物體的大小。上圖左邊橙色的圓被更大的圓環繞因而顯得更小。但有趣的是，人們雖然在視覺上極易產生兩者不一樣大的錯覺，但在身體行動上卻沒那麼容易向「艾賓浩斯錯覺」屈服。

比如，如果現在讓人們伸手去「抓」左右兩側的橙色球，會發現人們伸向左右兩側的手掌張開角度是一樣的。也就是說，雖然人們的眼睛被欺騙了，但身體卻清醒得很。這又是為什麼呢？

原來，我們大腦的視覺皮層中有兩條獨立的通路，一條用於識別物體，一條用於指揮行動。（《科學世界》2016年第9期《「看得見」的盲人》一文中有更加詳細的介紹。）識別對象的通路存在意識，也就是我們能真切地感覺到右側的橙色球更大；而在視覺線索下指導軀體運動的通路沒有被「近大遠小」的視覺誤差所迷惑，在我們意識不到的情況下做出了準確的反應。

此外，這種錯覺受個體差異影響十分明顯。雖然在各種文化背景中，人們都有類似的錯覺，但是有研究測試表明日本人比英國人更容易產生「艾賓浩斯錯覺」。當然，文化背景的不同並不是唯一的原因，還與參加測試者的性別、職業等因素有關。但現有的研究還無法詳細地解釋這一現象。

深度線索

更有意思的是，一般人會認為，相較於具有一定邏輯推理能力的成年人，兒童應該更容易產生「艾賓浩斯錯覺」。但事實卻正相反：有研究發現無論是哪個國家，7歲以下的兒童似乎根本不會有類似的錯覺。雖然至今科學界都沒有明確地解釋為何會有這種現象，但很有可能是因為該錯覺依靠了印刷圖案中的深度線索。

平面中常見的透視關係線就是留給你的深度線索

再回到文章前面提到的，畫家之所以能在平面畫布上描繪出富有層次感的美景，正是利用了在畫面中留下的深度線索。人們感知深度的準確性取決於自身的生理條件（如雙眼視差、水晶體調節、運動視差等）、對深度線索（如對象的重疊、空間透視、紋理梯度、明暗陰影等）的敏感程度，以及自身經驗等各種因素。

除了透視，添加陰影也是欺騙你眼睛的好方法

曾風靡一時的地面3D繪圖

1960年，美國心理學家Gibson和Walk進行了著名的視崖實驗。實驗使用了一種能夠產生深度錯覺的平台式裝置（如下圖），將36名6~14個月大的嬰兒置於平台的一側，他們的母親則在另一側呼喚自己的孩子。實驗發現大部分嬰兒都拒絕爬過視崖，這說明嬰兒已經意識到「深度」的存在。

但這並不能說明人類對深度線索的感知能力是與生俱來的，因為參加測試的嬰兒至少已經有了6個月的生活經驗。隨後，又有心理學家進行類似的實驗，發現嬰兒對深度線索的反應和其爬行經驗有關。因此更普遍的觀點是，深度知覺是先天和後天經驗的綜合結果。如果是這樣，那麼就能解釋為什麼相較於學齡前兒童，成人更容易產生「艾賓浩斯錯覺」。也許正是因為成年人擁有多年觀察平面圖像中深度線索的經驗，反而更容易受到這些線索的迷惑。