Оптические иллюзии

     1.3. Физическая оценка окружающего.

     Физика, в свою очередь, является точной наукой, поэтому, чтобы не вгрызаться в полемику - фантазия важнее и нужнее или реальность, скажем, что и реальность несет немаловажную роль. Человек видит все вокруг себя в уменьшенном размере, воспринимает только солнечные лучи. Из биологии известно, что глаз - орган неидеальной точности. На глаз влияют мышцы различной силы, у сетчатки глаза есть некоторая кривизна, оба глаза расположены горизонтально, в них есть слепые пятна, да и вообще: область бинокулярного зрения у человека мала и видит он только перед собой, в то время как муха со своими фасеточными глазами способна видеть и сзади и воспринимать более 300 изображений в секунду!

     Поэтому доверие такому варианту субъективной оценки как «на глазок», особенно в физике, не оправданно. Следовательно, то, что есть на самом деле, мы воспринимаем с искажениями.

Глава II. Особенности человеческого воображения.

     2.1.  Воображение и реальность

Воображение может быть четырех основных видов: активное, пассивное, продуктивное и  репродуктивное. Сталкиваясь с оптическими иллюзиями, люди без воли обманывают свой разум, чаще всего даже не замечая этого и, лишь прибегнув к помощи измерительных приборов, обнаруживают несоответствие. Некоторое время назад вы смогли убедиться в этом. Посмотрите на рисунок 1: на нем две перпендикулярные друг другу палочки, которые пересекаются.

Они равны, но кажется что вертикальная заметно длиннее горизонтальной. Когда наблюдателей просили нарисовать на самом деле равные палочки, то от реальных размеров результат отличался на 33%! Образы пассивного воображения возникают помимо воли и желания человека. Но никакая фантазия не способна изобрести нечто такое, что не было бы человеку известно, следовательно: человек сознательно будет изображать эти палочки с несоответствием в 33%, так как уверен в своей правоте и, даже узнав об ошибке, он и в дальнейшем будет ее совершать, ведь именно в таком виде они будут для него равными, к тому же это закоренелая привычка, избавиться от которой практически невозможно.

     Как было написано выше, именно благодаря  воображению человек способен творить. Но чаще всего, импульсом творческого процесса является активное (усилием воли), продуктивное (сознательное конструирование без воспроизведения созданного до…) и репродуктивное (копирование) типы воображения.

     Гораздо реже таким толчком служит пассивное  воображение. Хотя известно на примере  поэзии, как автор непроизвольно  сочиняет стихи, при этом стремится  найти возможность записи новой  рифмы, чтобы не потерять ее. Говорят: появилось вдохновение. Кроме того, творческий процесс, начинаясь, как правило, с волевого усилия, т.е. с акта воображения, постепенно настолько захватывает автора, что воображение становится спонтанным, и уже не он творит образы, а образы владеют и управляют художником, и он подчиняется их логике. 
 
 
 
 

     2.2. Невозможные фигуры - особенность воображения. 

     Поэтому появилась цель подробнее рассказать об особом виде иллюзий и рисунков: невозможные фигуры и объекты. Первую невозможную фигуру создал в 1934 году шведский художник Оскар Ройтерсверд, изобразив девять кубиков в особом порядке (рис.2).

     Перу  Ройтерсверда принадлежат сотни  вариантов. Три из них, в том числе  кубики, были воспроизведены на серии  почтовых марок, выпущенных в Швеции в 1982 году.

     Но, пожалуй, самая известная из невозможных  фигур - это треугольник Пенроуза, (рис.3) опубликованный в 1958 году в «Британском психологическом журнале» Л. и Р. Пенроузами.

     Они основывались на рисунке Ройтерсверда. Присмотревшись к треугольнику, мы видим, что все три угла этой рамы являются прямыми, хотя ясно, что этого быть не может. Здесь вступают в конфликт между собой усвоенные нами с детства правила изображения предметов на плоском листе бумаги. 

     Еще больше подливает масла в огонь  конфликта между воображением и  здравым смыслом - чертеж, показывающий, как можно сделать треугольник Пенроуза (рис.4).

     Как вы видите для этого нужно всего то три деревянных кубика и три брусочка, соединенных палочками, как показано здесь или клеем - и готово!

 

     Несмотря  на всю простоту этого треугольника, можно нарисовать невозможную фигуру из меньшего количества элементов. Обратите внимание на этот пример из двух брусков (рис.5): справа они лежат друг на друге, а слева - рядом друг с другом.

     Поняв принцип рисования простых невозможных  фигур, можно рисовать и более  сложные. Обратите внимание на эту трапецию (рис.6) - принцип ее рисования заключен в том, что углы её, если к ним приглядеться, на самом деле прямые, аналогично углам в невозможном треугольнике Пенроуза.

     А этот кубик (рис.7) примечателен тем, что, если вспомнить из геометрии его определение - все грани равны между собой, это совсем не кубик, хотя три средние грани, образующие перевернутый значок «Мерседеса», равны, но остальные, видимые нам шесть граней, нет. Вот объяснение его невозможности. 

     Известны  фигуры, в которых пропадает один элемент или промежуток между элементами. Они близки по принципу начертания к «полуторабрусковым» рисункам. Попытайтесь сосчитать количество брусков на этом рисунке 8.

     Неверно предполагать, что «невозможность» - удел лишь геометрических фигур. Такими эффектами пользовались и  продолжают пользоваться художники сюрреализма, футуризма и  ряда других направлений в живописи.

     Вот продукт воображения некоего  художника (рис.9). Это невозможный  камертон, от которого исходит вполне нормальная тень, от которой отходят вполне нормальные, звуковые волны.

     Как известно, к телескопу часто прикрепляют  меньшую телескопическую трубу, так называемый искатель, позволяющий  более или менее точно навести  основной телескоп на тот участок  неба, который мы хотим рассмотреть. Тогда сколько дополнительных подзорных труб пристроено к этому телескопу (рис.10).

     И, если вы их обнаружите, где, собственно, основная-то труба!? 

     Вилка Дьявола (рис. 11) была таковой названа  одним из увидевших за «феномен»  превращения из четырехугольника с двумя отходящими прямоугольными параллелепипедами в трехштырьковую вилку с цилиндрическими концами.

     Но  на самом деле принцип вилки Дьявола  очень прост - элементарен. Как известно, у части прямоугольного четырехугольника сбоку видно лишь три грани, а у цилиндра при наблюдении сбоку - две линии завершения, следовательно - три плюс три и разделить на два - три цилиндрика.

     По  принципу «вилки Дьявола» нарисовано множество картинок на другие темы и сюжеты. К примеру, на этой картинке (рис.12) три человечка слева несут три трубы, а два справа им помогают нести два... бруска.

     А на этой картинке (рис.13) использованы свойства тени и, конечно, эффект исчезновения элемента. 

 

Глава III. Оптические иллюзии.

     3.1. Оптические иллюзии -  неотьемлемая часть человеческой жизни

     Ряд очень важных особенностей человеческого  зрения позволил нам создавать изображения  на плоскости, а воспринимать в объеме. А ведь это обман зрения. Смешение цветов на холсте мы бы восприняли пятнами, и картина была бы для нас множеством клякс на бумаге. Поэтому, то, что мы видим на картине лишь иллюзия повседневности.

     3.2. История открытий.

     Впервые исследование в области оптических геометрических иллюзий было сделано  физиком Оппелем. Затем было более 200 научных работ на эту тему, где все авторы пытались найти свое объяснение этой проблеме. Каждый ученый долго разыскивал свою теорию на этот счет, однако, видимо, никто так и не догадался, что эти иллюзии, скорее являются правилом, нежели исключением и что эти особенности зрения и восприятия накладывают свой отпечаток на всю нашу повседневную жизнь, а не только на отдельные картинки. С особенностями зрения были очень хорошо знакомы древние греки - расстояние между колоннами Парфенона были разными, а зрителями воспринимались как одинаковые - иллюзия. Но один архитектор, более близкий нашему времени спроектировал здание с очень высокой точностью, а когда его построили, то оказалось, что если наблюдать спереди, то линия крыши вогнута наружу, если сбоку, то - вовнутрь. Все расстояния были четко промерены, но неточности не нашлось - особенности человеческого зрения. Иллюзия. Как одну из задач этой научной работы мы попытались классифицировать наиболее известные оптикогеометрические иллюзии и объяснить возможность появления некоторых из них. 

     3.3. Классификация оптических иллюзий.

     3.3.1. Иллюзия пересечения.

     Вновь обратимся к картинке, на которой  изображены горизонтальная и вертикальная линии (рис.1). Как было замечено - горизонтальная линия кажется гораздо короче вертикальной, если не  прибегать к помощи измерительных инструментов. Одной из причин такой ошибки является пересекающая вертикальная линия. Причина нашей ошибки в том, что у человека есть бинокулярное зрение - серединка от общей картины, воспринимаемой глазами; по мере удаления от середины взгляда зрение перестает быть таким же четким, как в радиусе бинокулярного. Поэтому взгляд человека «приковывается» к пересекающей линии, а то, что левее и правее падает за радиус наиболее четкого зрения. Горизонталь поделена надвое, поэтому и кажется меньше, попадая в слабые фланги рисунка.

     В результате получаются очень большие  ошибки, но утешает одно - они возникают  лишь тогда, когда экспериментатор  довольствуется только оценкой на глаз, не прибегал к помощи масштабной линейки. 
 
 
 

     3.3.2. Иллюзия «продолжения-обрыва».

Рис.14

     Иллюзия, которую вы сейчас наблюдаете (рис. 14) известна вот уже более ста  лет.  К концам двух равных по длине  линий пририсованы стрелки, к  одной - расходящиеся в разные стороны, к другой - сходящиеся навстречу  друг другу. Правая линия кажется короче левой. Наиболее ярко такая иллюзия проявляется, если стрелки делят точно пополам, но нижняя кажется намного длиннее верхней. После того, как наблюдатель нарисовал «действительно равные» линии, то несоответствие с реальностью составило 33%. Все дело в том, что стрелки направления служат в одном случае как ложное удлинение, а в другом - укорачиванием. Стрелки, направленные навстречу друг другу, являются «продолжением» вертикальной линии, а стрелки, идущие в разных направлениях, наоборот - «ограничителями» длины. 

 

     3.3.3. Иллюзия искривления.

     С искривлением прямых существует множество всевозможных иллюзий. На этой картинке (рис.15) из-за заднего  плана создается впечатление, что эти линии вовсе не параллельные линии, а дуги.

Рис.15

     В данном случае визуальное искривление  связано в первую очередь с  задним планом. Дело в том, что, если вы заметили, на первый план как бы выходят  не две линии, а пятно с исходящими от него лучами. Пятно «приковывает»  бинокулярное зрение, и две линии выходят за его пределы. У глаз есть еще одно очень интересное свойство: прямые линии под пестротой цветов становятся дугообразными. Обратите внимание на эту картинку: на ней через каждую вертикальную кривую изображена прямая, но под действием черных и белых зигзагов и чередованием кривых и прямых, кажется, что здесь-то прямого ничего нет.

     Известно, что черные и белые цвета могут  вызывать у человека множество иллюзий - так устроена сетчатка. Поэтому  существует множество способов игры со слабостями зрения. На этой картинке (рис.16) создается впечатление искривленных горизонтальных линий потому, что смещены между собой черные и белые квадратики.

     На  самом деле горизонтальные линии  параллельны.