为什么争议如此大?

来源 :南方人物周刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanrengbuluo
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  估计今年学视觉神经科学(visual neuroscience)的小伙伴们会遇上这道题,因为这是标准的optical illusion(视觉错觉)的例子。但大多数网上的答案都是不全面的。
  脸书(Facebook)上,本科一起学神经科学、现在在世界各地当科研狗或是医学僧的小伙伴们都假装苦恼、实则优越感爆棚地比较谁被问的次数最多。班长大人及时地发了一张图片,若有人再问,就把这张图扔过去即可。
  图片地址:http://xkcd.com/1492/
  虽然这张图片不太好看,但据我们所知,这张图是最早出来的,一目了然地解释了基本原因。左右两边的火柴棍小人,穿的裙子的颜色是直接用照片中原本的颜色。通过这张图,就可以简单地解释,为什么无论你看成白金还是蓝“屎黄”都和色盲色弱没关系,对一个物体的颜色的感知,不仅仅只是“所见及所知”,也不是 “眼见为实”,而是通过与物体周围环境的分析(包括背景色、光线等)一起考虑糅合而成“我看到的颜色”。这只是一个“正常”的视觉错觉而已。准确说,是有史以来最夸张的一个。
  我认为,要从认知神经科学的角度,来解释这次裙子引起的争论,需要抓住两个重要的点,或说回答两个主要问题:
  一、为什么明明是蓝黑色的裙子,怎么从“这张照片”来看,很多人“觉得”是白金色?
  因为很多人都有“白色物体在这种昏暗的光线下会看起来像蓝色”的经验。
  首先,这条裙子本身是蓝黑色的。因为,此照一出,英国BBC第一件事儿就是去找这条裙子是哪儿买的,再次证明了,腐国媒体从来不会从正常人角度来讨论问题。 虽然一共有4种颜色(包括白黑、红黑、粉黑和蓝黑),但并没有白金款(我专门到卖这条裙子的牌子ROMAN的网店去看了一下,大多数号都没货了。)
  那为什么“这张照片”里裙子会看起来像白金色?这差别也太大了吧。嗯,关键问题是白平衡没调好,导致了这张照片本身对颜色就出现了很严重的误差。但将每个颜色分割开来,实际上会发现,其实,还好。
  图片来自:Wired. ttp://www.wired.com/2015/02/science-one-agrees-color-dress/
  请注意,这张图并没有用Ps调颜色,只是把原照片裙子上不同位置的颜色,一个个挑出来,当没有背景、没有花纹时,它的颜色是什么样的,并没有经过编辑。所以请不要将这张图片与其他用Ps调了色调的答案混为一谈。
  但为什么会觉得“蓝色”的部分是“白色”呢?因为在不同的光线、阴影情况下还能识别物体颜色,大脑的视觉皮层(准确地说是在视觉皮层V4,所谓的色彩感知的中心)会对眼睛接受到的光线进行分析和校正。
  物体为什么会呈现不同的颜色?牛顿发现白光是由红橙黄绿青蓝紫的颜色光线组成。即,对“白色”光的感知是由整个可见光的光谱形成的。当白色的自然光照到物体上,物体会反射某种颜色的光线,这种光线进入人的眼睛、落到视网膜上,通过人的三种视锥细胞,把物理光线的波长,转化为神经信号,这才是视觉的开始而已。
  这些光线波长的信号,像是计算机里的10101010…的二进制一般,快速地传递到位于后脑勺的大脑视觉皮层 (嗯嗯,还记得,还珠格格里紫薇后脑勺碰了石头,然后盲了一段时间么?嗯嗯,在保护眼睛的同时,也要注意保护后脑勺哟),在那里,视觉皮层的不同区域又进行更细致的分工,进行对“形状”、“距离(深度)”、”色彩”等等的图像分析。
  可以把整个流程当成一个快递公司的送货系统。光线便如一个一个包裹,从外面不同的位置,送入眼球,视网膜上的视锥细胞就是收快递的,然后打包,沿着固定路线送往配送中心(大脑视觉皮层),而在配送中心又分多层、每层又有不同的任务。
  当装有光线信息的包裹送到配送中心门口时,包裹们会首先进入V1,先拆开包裹,然后看每个物体原本是来自哪里的,然后分门别类地送往下一层。在下一层又会分析,每个包裹是什么颜色的,然后再下一层又看,这一堆包裹是个什么形状,那一堆是什么花纹;一层层下去,完成最基本的视觉信息的识别,在你的大脑中画出了看到的图像,然后还需要根据图像中物体和背景的关系,来进一步分析,哪里有阴影、物体之间的位置关系等等。最后把分门别类好的视觉信号发到大脑的不同区域,去做更复杂的任务,譬如说,阅读、识别人脸、看电视等等。
  回到这条裙子上,在不同光线下,物体所反射的光线是不一样的,所以眼球“看”到的不一样。但大脑通过分析周围环境来分析所看到的光线,这样,一个物体在强光之下可能更偏白, 到阴暗之处就变成深色,你也知道它本身应该是怎样的颜色。譬如说,穿着红色裙子,走进昏暗的房间,会看起来像是深蓝色,但你不会吓一大跳。而是知道,它还是红色的。这是因为大脑在过去的十几年几十年里,学习到了:啊,在这样的光线下,这样的颜色实际上是红色!
  换句话说,对于所看之物,我们每时每刻都在“脑补”。
  倒不是因为“眼见不为实”,而是“脑见不为实”。因为人的眼睛“看”到的颜色,和我们”想”的颜色是不一样的。
  视觉错觉不仅仅只有这样的色彩错觉,还有其他各种各样的。因为,视觉不仅只是颜色,还有边缘、深度 等等。而我们对大脑如何分析“深度”的理解,换句话说就是关于视觉深度的神经科学知识,早已经被艺术家应用它来制作各种酷炫的立体错觉了:3D画,相信很多人都在街头看到过。
  二、为什么大脑不能避免这种错觉?
  大脑不能避免这种错觉,而且这种错觉对我们来说很重要。实际上,神经科学家对人看到是白金还是蓝黑都不感兴趣,一方面,视觉错觉在本科都能教很多了,另一方面,要是拿出学究的态度来看这条裙子的照片,大家会有这样的错觉很有可能连和神经科学都没什么关系,只是因为这张照片照得太差,然后人们通过不同的屏幕、看屏幕时的光线不同,而导致错觉的 (这只是一小部分的可能原因。有很多人用同样屏幕同样环境也有明显不同的判断。这就又回到人与人之间的区别了)。
  让神经科学家觉得有趣的是 (并不是心理学家),为什么会有人一会儿觉得是白金、一会儿觉得是蓝黑?
  上百万人在“蓝黑”和“白金”这两对完全不相似的颜色中摇摆不定,这应该是有史以来最极端的一个案例了。这才是真正最有争议、让科学家现在也觉得不太确定的点,同时也才是最有趣的根本原因。
  在认知科学中,对人类的大脑研究,我们常用心理物理学实验 (Psychophysics) 来研究,简单来说就是通过这类会让大脑产生错觉或是很容易犯错的情况,来了解大脑认知的“弱点”,进而层层剖析、猜测,然后再用其他实验测试这个猜测是否靠谱。
  大脑需要错觉。而且,你已经无数次地应用了错觉,因为,每次大脑遇见新的感知信号的时候,错觉就会出现,并带来“疑惑”这种感觉。疑惑时,大脑会尝试不同的预测,然后推送到前台,让你去check是不是对的。当你得到正确答复后,大脑就会学习到这一点。
  因为每个人经历不同、以前所见所想皆为不同,所以每个大脑给白金和蓝黑两种猜测打分的数值都有些不同,恰巧在这个情况下,对于大多数人来说白金分值明显比蓝黑高,可能以前曾经历过“白色在这种光线下看起来会像蓝色”的情况,譬如说,照白色的物体时白平衡、曝光都没调好,导致白色物体在照片里呈现这种蓝色。而有些人,像我,可能两边打分差不多,大脑先推送了白金,过了一会儿,再看,觉得有点怪怪的,又想是不是蓝黑呢。
  就是通过不断地猜测“是A还是B”,大脑才能够不断学习新知识、应对新情况。而这次,只是不小心,让你觉察到了。
  这样解释很肤浅、同时也漏洞百出,一方面因为学习是一个非常复杂也是我们了解不多的大脑功能,另一方面,大多数读者也不需要为此而去深入理解其神经科学的机理。更重要的是,我们对大脑功能的了解还任重而道远。现在说的一切科学,都只是“看起来很科学”罢了。
  希望借这次的裙子事件能提醒大家,“不要相信自己的眼睛”。对于我来说,这就是神经科学的魅力所在。
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