Как мы видим то, что видим [издание 3-е , перераб. и доп.] - Вячеслав Демидов

Глава четвертая. Обманы, вызванные стремлением к истине...

Сколько раз дерево принималось за продолжение дороги, а тень от скалы – за поворот? Страховые компании располагают статистикой, доказывающей, что от зрительного образа до реальности – целая пропасть...

Роже де ля Тай

Оптические иллюзии, или Алгебра невозможного

Познание есть цепь гипотез, которые проверяются и затем либо отбрасываются как несостоятельные, либо принимаются, и тогда мы действуем в соответствии с ними, вернее, с ожидаемыми результатами их применения. Точно такой же работой непрерывно занято зрение. Мы не замечаем ее только потому, что она протекает обычно на подсознательном, бессловесном уровне.

«Разумный глаз» (определение известного популяризатора науки Р. Грегори) строит гипотезы о пространстве и соотношениях между предметами, то есть делает бессознательные умозаключения, как назвал этот процесс Герман Гельмгольц, один из крупнейших естествоиспытателей Германии XIX в., оставивший заметный след в физике, математике, психологии и физиологии, совершивший буквально переворот в науке о зрении.

Как же возводится здание таких гипотез, как делаются эти умозаключения? Несомненно, с помощью аксиом и постулатов. Без них не протянешь длиннейшую цепь «теорем». В самом деле, из геометрии мы знаем, что гораздо экономичнее пользоваться правилом, что «если сторона и прилежащие к ней углы равны, то и треугольники равны», чем каждый раз накладывать фигуры друг на друга. Так нельзя ли получить доказательства «теорем о пространстве», присущих зрению?

Вот одно из них. Мы обычно смотрим на мир с высоты своего роста, то есть с метра пятидесяти – метра восьмидесяти сантиметров. Вещи в этом мире обладают определенными текстурами поверхности.

Что такое текстура? Это прожилки на деревянной палке, переплетение нитей ткани, хаос травинок, прихотливая вязь веток дерева, полосатая шкура зебры да мало что еще. Благодаря текстурам древесина отличается на вид от металла, стекло – от ткани, песок – от воды. Риски, рябь, волны несут мозгу огромную по значимости информацию. Беглого взгляда довольно, чтобы почувствовать воображением мягкость пушистого ковра, пронзительный холодок стального листа, ощутить эти свойства, взглянув не только на реальную вещь, а даже на картину или фотографию...

Чем дальше от нас предмет, тем ближе друг к другу элементы текстур, – вот один из важнейших сигналов о расстоянии. Профессиональные военные хорошо знают, что когда видны пуговицы мундира – противник приблизился на двести метров, а когда стали различимы глаза – на пятьдесят.

При взгляде на земную поверхность более далекие участки встречают взор под более острым углом – и детали текстур сближаются. Но сообщает такое сближение уже не только о расстоянии, но и о высоте наблюдателя. И каким же необычным открывается пространство, едва привычная точка зрения вдруг сменяется иной, так что старые «зрительные» аксиомы приходится срочно отбрасывать и ставить на их место другие!

«Сел в кабину, взялся за штурвал, взглянул на землю и застыл ошеломленный. Мой глаз над землей находился не как обычно на высоте двух метров, а четырех! Земля выглядела так далеко и непривычно, что я не мог себе представить, как буду совершать посадку», – вспоминал летчик Михаил Михайлович Громов (его экипаж был вторым в знаменитом перелете 1937 г. из Москвы через Северный полюс в Америку) о своем первом знакомстве с тяжелым бомбардировщиком после многих лет полетов на истребителях.

Рис. 19. Без измерительной линейки невозможно поверить, что изображения человека внизу слева и изображения человека вдали абсолютно равны, одинаковы. Между тем, это так!

«Не мог себе представить, как буду совершать посадку», – вот, оказывается, что это такое – вдруг увидеть текстуры и весь мир с непривычного места! И говорит ведь не новичок, а опытный пилот, сотни раз приземлявшийся на разных машинах, только маленьких... К счастью, мозг человеческий – система с колоссальными приспособительными возможностями, да к тому же умеющая перестраиваться быстро. «Сошел с самолета расстроенный, – продолжает летчик. – Как же быть – ведь отказываться нельзя, все равно кто-то должен полететь и благополучно приземлиться! Сел в самолет еще раз. Снова взял штурвал на себя и стал смотреть на землю, как во время посадки. Как будто начал привыкать. Но вдруг на том месте на земле, куда был устремлен мой взгляд, появился механик. Он виделся мне необычно далеко и вроде даже уменьшенным. Опять все стало непонятным. Снова я сошел, а через несколько минут еще раз сел за штурвал и принялся смотреть на землю. Посидев минут пять, наконец почувствовал, что теперь ясно отдаю себе отчет: посадка возможна. Теперь я был уверен в себе».

Такое быстрое переучивание может показаться нереальным, но вот что говорит Газанига: «Необходимо помнить, что мы исследуем половину человеческого мозга – систему, способную легко обучаться после единственной (разрядка моя – В.Д.) попытки». Что ж, если таковы результаты функционирования рассеченного мозга, надо думать, что гораздо большими возможностями он обладает, когда полушария обмениваются сведениями и помогают друг другу.

Вернемся, однако, к текстурам. Широко известны иллюзии «роста» одинаковых предметов, когда их рисуют на фоне сходящихся линий или, что еще более усиливает эффект, сокращающихся текстур. Такие картинки обычно приводятся в качестве доказательств «обмана», которому-де подвержено наше зрение. Однако при чем тут обман? Разве глаз – измерительный инструмент вроде микрометра?

В мозгу есть четкий, проверенный сотнями тысяч бессознательных экспериментов постулат: коль скоро два предмета закрывают своими контурами примерно одинаковое количество элементов одной и той же текстуры, значит, предметы в общем равны. А что видит глаз на специально сочиненной картинке? Во-первых, одинаково нарисованные (метрически равные) цилиндры закрывают по-разному элементы постоянной текстуры: иными словами, находятся на различных расстояниях от наблюдателя. Во-вторых, цилиндры эти закрывают собой неодинаковое количество элементов той же текстуры фона: следовательно, тот, который дальше, – крупнее по размеру.

Рис. 20. Прямые линии показывают «стандартную», привычную глазу перспективу, темные квадратики – это текстурный фон. В итоге одни и те же предметы становятся то больше, то меньше: глаз «ошибается», - вернее, воспринимает всё так, как надо!

Выходит, глаз, строя по текстурам образ мира и поддаваясь на провокацию «обмана зрения», попросту стремится отразить мир предельно верно, основываясь на прошлом опыте человека, на сформированной этим опытом внутренней, перцептивной (от латинского «перцепцио» – восприятие) модели внешнего пространства.

Впервые о том, что такое пространство возможно, высказался в 1935 г. выдающийся советский физиолог Николай Александрович Бернштейн. Он утверждал, основываясь на своем многолетием опыте изучения ходьбы, бега и рабочих движений человека, что в мозгу нашем имеется образ воспринимаемого зрением мира, такого, как он видится в натуре. Он назвал этот образ «зрительным полем». (Заметьте: это отнюдь не офтальмологическое поле зрения, не «окно», определяемое оптическим свойством глаз.)

В перцептивной зрительной модели пространства в зрительном поле есть верх и низ, правое и левое, далекое и близкое. А чувствительные элементы, имеющиеся во всех мышцах, суставах и сухожилиях – проприорецепторы, – сообщают мозгу о положении тела и конечностей. Благодаря этому формируется еще один образ: «моторное поле». В его рамках действуют руки и ноги, именно в нем мозг занимает центральное положение, чтобы верно управлять движениями тела относительно покоящегося начала координат.

Бернштейн специально оговаривал, что «не следует надеяться увидеть в головном мозгу что-либо вроде фотографического снимка, хотя бы и очень искаженного». Мозг отражает мир, потому что он мозг, а в каком виде он это делает... Николай Александрович предлагал повременить с попытками немедля вывести законы такого отражения, для них еще слишком мало экспериментальных данных.

Он принял за рабочую гипотезу тезис: отражаются в мозгу не истинные расстояния между предметами и их деталями, а только относительные взаимные расположения.

На реальность существования такого отражения указывают множество фактов, из которых самый простой и понятный – то, что мы одинаково легко представляем себе и атом, и Галактику (то есть вещи совсем непохожие!) в виде вполне обозримых пространственных структур. Зрительных моделей, не очень больших и, что самое главное, удобных для работы с ними, для размышлений.