Оптические иллюзии
Мы выбрали для нашей совместной конференции
очень интересную, увлекательную тему, которая называется «Оптические иллюзии».
К примеру: приходя в цирк, каждого зрителя интересуют фокусы, оптические
эффекты и каждый хочет раскрыть тайны «великих магов».
Цель нашей работы сформировать понятие
«иллюзия», систематизировать иллюзии, выяснить причины их появления, проведение
опроса граждан на тему иллюзий в рекламе. Да, конечно нет такого фокуса,
который бы не имел каких-то секретов, но чаще всего, это лишь обман зрения, то
есть оптические иллюзии.
Оптические обманы — не случайные спутники нашего
зрения: они сопровождают его при строго определённых условиях, с неизменным
пространством закономерного явления и имеют силу для каждого нормального
человеческого глаза. То, что человеку свойственно при известных обстоятельствах
поддаваться иллюзиям зрения, обманываться относительно источника зрения своих
зрительных впечатлений, не следует вовсе рассматривать как всегда нежелательный
недостаток, безусловный порок нашей организации, устранение которого было бы
для нас во всех отношениях благотворно.
Что касается причин, обусловливающих ту или иную
иллюзию зрения, то только для весьма немногих оптических обманов существует
твердо установленное, бесспорно объяснение ; к ним принадлежат те, которые
обусловлены строением глаза: иррадиация, иллюзия Мариотта (слепое пятно),
иллюзии, продолжаемые астигматизмом, и т.п.
II. Понятие оптической иллюзии
1.Причины возникновения оптических иллюзий
Оптической иллюзией называется несоответствующее
действительности представление видимого явления или предмета вследствие
строения нашего зрительного аппарата. Попросту говоря — это, наверное,
представление реальности.
Почему возникают оптические иллюзии? Зрительный
аппарат человека — сложно устроенная система со вполне определенным пределом
функциональных возможностей. В неё входят: глаза, нервные клетки, по которым
сигнал передаётся от глаза к мозгу, и часть мозга, отвечающая за зрительное
восприятие. В связи с этим выделяются три основных причины иллюзии:
) наши глаза воспринимают идущий от
предмета свет, что в мозг приходит ошибочная информация;
) при нарушении передачи информационных
сигналов по нервам происходят сбои, что опять же приводит к ошибочному
восприятию;
) Мозг не всегда правильно реагирует на
сигналы, проходящие от глаз.
Часто иллюзии возникают сразу по двум причинам:
являются результатом специфической работы глаз и ошибочного преобразования
сигнала мозгом.
.Виды оптических иллюзий по происхождению.
По происхождению оптические иллюзии делятся на
три вида:
)естественные, или созданные природой (мираж);
) искусственные, или придуманные человеком
(фокус «левитация»);
) смешанные, то есть естественные иллюзии,
воссозданные человеком.
Между естественными и искусственными иллюзиями
есть существенное различие. Если иллюзия придумана человеком, то она
обязательно имеет конструктивный секрет и после сообщения его наблюдателю во
многом теряет свою загадочность. Естественные же и смешенные иллюзии не
изменяют силы своего воздействия, независимо от того, знает наблюдатель их
секреты или нет.
III. Зрительные иллюзии в жизни
.Иллюзии в архитектуре
Оптические иллюзии не являются чем-то новым в
архитектуре. Греческий Парфенон, построенный 25 веков назад, является
типичнейшим примером огромной иллюзии. Но античные мастера не стремились
заставить это сооружение выглядеть чем-то, чем оно не является, а хотели
подчеркнуть некоторые его черты. Немножко толще угловые колонны, загнутые
внутрь пилоны, пол, который в центре на 6 см выше остальных плоскостей — все
элементы работают на создание величия и бессмертной красоты Парфенона.
Мозаичные полы Древнего Рима. Архитекторы
древнеримской эпохи работали преимущественно с камнем. Однако их знаний по
оптике было вполне достаточно, чтобы создавать великолепные оптические иллюзии
на полах в технике мозаики.
Мозаичный пол в соборе Сальтас (Аргентина) и на
«Саншайн Сити» в Токио — отголосок эстетики Возрождения. В период Ренессанса
античные традиции нашли новое звучание, выразившись в творчестве Леонардо и
Микеланджело.
«Растаявший дом». Это лишь рисунок на брезенте,
которым закрыли парижский дом, находящийся на реконструкции. Идея и воплощение
принадлежат художнику Питеру Давали, работавшему для компании. Эта же фирма
владеет домом с зеленой листвой, которая словно прорастает из каменных стен.
Последним и самым лучшим примером оптической
иллюзии в архитектуре является дом таможенной службы в Мельбурне, Австралия.
Каждый этаж дома одинаковой высоты, хотя создается впечатление, будто они то
расширяются, то сужаются. Этот дом воспроизводит так называемую «иллюзию стенки
кафетерия», которую заметили в 1979 году в одной из кофеен города Бристоль,
Англия.
. Иллюзии в рекламе
Оптические иллюзии,
беспроигрышно привлекающие внимание потребителя, все чаще появляются не только
в журнальной рекламе, но и больших наружных форматах.
Идеи, действительно, эффектные,
но уже в какой-то степени предсказуемые. В то время как в малом размере, у
такого приема жизненный срок выглядит более долгоиграющим: когда бы ни открыл
страницу — движение не прекращается, колеса вращаются, пятна через 30 секунд
начинают пропадать.
Нами были отобраны 6 наиболее
характерных примеров рекламных объявлений, в которых использовался тот или иной
тип из вышеперечисленных. Итак, если говорить об опросе, то для него была подобрана
следующая целевая аудитория — молодые люди и девушки в возрасте от 10 до 40
лет, проживающие в Новосибирске, являющиеся работающими студентами,
преподавателями, служащими никак не связанные с рекламной/маркетинговой
деятельностью. Общее количество опрошенных составило 21 человек, из них — 13
девушек и 7 молодых людей.
Опрос проводился в три этапа. На первом были
даны следующие критерии оценки рекламных объявлений:
. Доброжелательность — отчужденность;
. доверие — подозрительность;
. оригинальность — банальность;
. интерес — равнодушие;
. давление — свобода;
. честность — нечестность;
. смелость — робость;
. уверенность — страх;
Опрошенным необходимо было оценить наличие в
рекламных объявлениях того или иного признака по шкале от 1 до10.
И на третьем этапе опрашиваемые отвечали на уже
закрытый вопрос «Запомнили ли Вы марку рекламируемого товара?», то есть,
проверялся непосредственно потенциальный экономический эффект рекламных
объявлениях.
Из наиболее характерных результатов можно
отметить следующие.
От первого объявления оставалось ощущение
раздражения (четверо опрошенных признались, что глаза даже начинали болеть).
«Недоумение, абсурд», — так было
охарактеризовано второе объявление девушкой 28 лет.
А вот, оценивая, например, рекламное объявление
Coca-Cola, ни один (!) из респондентов (21 человек) не заметил, что в
объявлении написано Coca-Coca.
Если же сравнивать последние три объявления,
можно сказать, что не всегда была понятна идея объявления средства для мытья
окон (его не поняли шестеро).
. В настоящее время в России нет данных по
эффективности использования зрительных иллюзий в рекламе, нет исследований с
открытыми, общедоступными данными.
. Необходимо аккуратно применять зрительные
иллюзии в рекламе — ИЗБЕГАТЬ ДВУХ КРАЙНОСТЕЙ: манипуляций (недоверие к рекламе
в целом усиливается во многом «благодаря» «25 кадру» и подделкам вроде
Coca-Coca) и «слишком креативной» работы (могут запомнить только идею, а не
марку; могут не понять идею вообще).
. Хорошо продуманная зрительная иллюзия может
стать основным элементом успешного фирменного стиля.
. В России по сравнению с западными странами
применение зрительных иллюзий в рекламе несколько ограничено, но есть и
«первопроходцы» вроде «Сбербанка», который достаточно смело, неожиданно
обыгрывает свой логотип. Также данные приёмы приходят к нам и в рекламные объявления
из глобальных рекламных кампаний, разработанных для всего мира.
. Некоторые из типов зрительных иллюзий довольно
сложно применить при создании рекламных объявлениях (например, эффект
последействия). Пока это довольно новое направление по сравнению с более
традиционными приёмами, поэтому, изучив и проанализировав возможности
зрительных иллюзий, можно найти не один действенный способ создать
качественную, яркую и эффективную рекламу.
. Иллюзии в цирке
Иллюзия — показ фокусов, основанных на использовании
специальной аппаратуры. Хитроумные аппараты осуществляют всевозможные
«загадочные» исчезновения и появления вещей, а также самого артиста
или его ассистентов, служат для парения предметов и людей в воздухе,
распиливания их или сжигания. Устройство аппаратуры — специальные пружины,
двойное дно, скрытые перегородки, особо рассчитанные механизмы, определенная
установка зеркал: и т. п.- позволяет артисту вводить зрителя в увлекательное
заблуждение.
Все устройства и приспособления иллюзиониста
тщательно замаскированы; его действия, так же как и действия ассистентов,
детально продуманы и отработаны. Каждый жест артиста или его ассистентов имеет
свое назначение, лишние движения недопустимы. Иллюзионисты, как и манипуляторы,
широко пользуются отвлекающими приемами. В нужный момент ассистенты могут
незаметно загородить иллюзиониста от глаз публики, невидимо передать ему или
забрать от него нужный предмет. Словом, роль ассистентов в номерах
иллюзионистов весьма ответственна. От них во многом зависит успех выполнения
трюков.
В иных случаях иллюзионист без ассистентов
вообще не может выступать. Ассистент иллюзиониста должен иметь определенную
подготовку, в том числе и физическую. Чтобы спрятаться в очень тесном аппарате,
а потом неожиданно появиться, ассистенту требуется акробатическая ловкость —
ведь фокус происходит в считанные секунды. Вот почему опытные ассистенты высоко
ценятся артистами этого жанра.
В иллюзионном аттракционе недопустимы никакие
случайности, ошибки. Однако технически отлично исполненные фокусы — еще не
искусство. Чтобы демонстрация отдельных фокусов воплотилась в художественный
номер, необходима большая режиссерская работа по определению его композиции,
стиля и оформления. И, конечно, от исполнителя требуется подлинное актерское
дарование. Создавая обширные программы, фокусники, как правило, сочетают
исполнение трюков манипуляции с иллюзионными трюками. Многие интересные фокусы,
передававшиеся из поколения в поколение, дошли до наших дней. Нужно отдать
должное изобретательности и выдумке фокусников прошлого. Бродячие артисты
подчас были и искусными мастерами различных приспособлений, аппаратов. Еще и
сейчас используется их реквизит и некоторые из сложных и «хитроумных»
аппаратов.
Иллюзионное искусство применяет достижения и
науки и техники: движущиеся и звучащие автоматы, «волшебный» фонарь
(«Латерна магика») и различные оптические приборы. Значительно
расширились возможности жанра за счет открытия новых законов физики и химии в
XVIII-XIX вв.
Модный мир — мир зрительных иллюзий. При помощи
фасона, цвета и декора одежды, формы украшений можно подвергнуть собственный
облик кардинальным изменениям, придать чертам лица и линиям фигуры недостающую
правильность и гармоничность, изменить пропорции, сохранив при этом
индивидуальность и целостность образа.
Создавая костюм на основе иллюзий, необходимо
учитывать все особенности внешности и чётко знать, что именно нуждается в
корректировании. Вертикальные линии и детали одежды (полосы, стрелки на брюках,
длинные шарфы, высокие каблуки) визуально стройнят и увеличивают рост.
Контрастные вертикальные полосы, идущие по внешним бокам одежды зрительно
сужают фигуру, делая силуэт приталенным. Горизонтальные же линии (кокетки, швы,
карманы, оборки, ремешки на обуви) полнят и расширяют. Диагональные линии
(асимметричные детали, вырезы горловины и подрезы) привносят в образ динамику,
иллюзию движения, скрадывают неправильность форм фигуры. Чем больше
диагональные линии стремятся к вертикальным, тем сильнее иллюзия стройности.
Клетка увеличивает объём, а круги придают формам соблазнительную округлость.
Зрительные иллюзии, создаваемые цветом способны
сильно изменить пропорции тела. Костюм в одном цвете или монохромной гамме даёт
видимость высокого роста, выглядит более изысканно и элегантно, тогда как
одежда с яркими цветовыми пятнами или построенная на контрасте полнит.
.Иллюзии в искусстве
Многим приходилось видеть и так называемые
загадочные, как бы живые, портреты, которые всегда смотрят прямо на нас, следя
за нашими передвижениями и обращая глаза туда, куда мы переходим. Эта
интересная особенность таких портретов известна очень давно и многим всегда
казалась понятной. В давние времена такие портреты вызывали суеверный страх, и
этим иногда пользовались служителя культа, пугая людей изображениями богов и
чудотворцев — иконами, умышленно написанными так, чтобы сеять «Божий страх».
Чем же объясняется такое свойство этих
портретов? Во-первых, оно объясняется тем, что зрачки глаз на портрете помещены
в середине разреза глаз. Именно такими мы видим глаза, смотрящие на нас, когда
же глаза смотрят в сторону, мимо нас, то зрачок и вся радужная оболочка кажутся
нам находящимися не в середине глаза, но смещёнными вбок. Когда мы отходим в
сторону от портрета, зрачки, конечно, своего положения не меняют — остаются
посередине глаз, а так как всё лицо мы продолжаем видеть в прежнем положении по
отношению к нам, то нам кажется, что портрет повернул голову и следит за нами.
% информации приходит в наш мозг через глаза.
Даже если человек живёт без розовых очков, он не всегда реально сможет увидеть
ситуацию. Так устроен наш глаз. Зная особенности зрения, человек может
анализировать получаемую картинку, понимать, когда глаза его обманывают, а
когда изображение полностью реально.
Подобные знания для нас могут существенно
облегчить жизнь, избавив от неприятностей связанных со зрительскими обманами.
Помогут лучше понимать некоторые природные явления, устройства некоторых
предметов (светофор).
оптический иллюзия зрение
Не стоит забывать, что оптические иллюзии
сопровождают нас в течении всей жизни. Поэтому знание основных их видов, причин
и возможных последствий необходимо каждому человеку.. Литература
1.
А. Акбаев. Физика и живая природа. Ижевск: Удмуртский университет 1999.
.
А. А. Вадимов, М. А. Тривас. Иллюзии зрения. М.: Наука, 1971.
.
А. В. Луизов. Цвет и свет 1989.
.
Еженедельное приложение « Физика» к газете «Первое сентября» № 37, 2000.
.
«Физиология человека» — учебное пособие для студентов мед. Институтов под ред.
Чл. — кор. АМН СССР Г. И. Косицкого, 1985.
.
«Иллюзии зрения». И. Д. Артамонов, 1969.
.
Я. И. Перельман. Занимательная физика. Т. 1,2. М.: Наука,1883.
.
«Что такое Голография?». Лоренц Богданович Пирожников,1982.
История
История оптических иллюзий насчитывает не одну тысячу лет, ещё в 350 году до нашей эры Аристотель писал: «Нашим чувствам можно доверять, но их всё же легко обмануть». Великий мыслитель заметил, что если некоторое время смотреть на водопад, а затем перевести взгляд на неподвижный горный склон, может показаться, будто скалы движутся в направлении, противоположном потоку.
Первые упоминания о фокусниках дошли до нас из далекого XVII в. На жителей Германии и Голландии неизгладимое впечатление произвел «волшебник» Охес Вохес (это имя фокусник позаимствовал у таинственного мага-демона ил норвежских легенд). (Рис. №1)
В XIX-м веке началось активное изучение свойств восприятия и особенностей органов чувств человека. Именно тогда исследователями были разработаны оптические иллюзии, которые сейчас считаются классическими, в первую очередь — иллюзия Эббингауза. (Рис. №2)
Итальянский психолог Марио Понцо в начале XX-го века одним из первых среди учёных продемонстрировал миру, что на восприятие размеров предметов влияют не только смежные объекты, но и глубина фона. Итальянец разработал классическую иллюзию, которая сейчас носит его имя. Иллюзия Понцо выглядит очень просто — между двумя наклонными линиями расположены две одинаковые горизонтальные, при этом одна из них воспринимается, как более длинная.
В начале XXI-го века интерес к зрительным искажениям продолжает расти — появляются новые научные теории, с помощью которых учёные пытаются объяснить механизмы возникновения оптических иллюзий. Согласно одной из них, искажения происходят из-за того, что человеческий мозг постоянно «предсказывает» изображение, чтобы компенсировать задержку между самим событием и моментом его восприятия. Приведем пример, пока вы читаете эту статью, ваш мозг обрабатывает световые сигналы, отражающиеся от листа бумаги. На это требуется определённое время, поэтому вы в некотором роде видите не настоящее, а прошлое.
В наше время интерес к проблеме столь высок, что на протяжении вот уже десяти лет специалисты ежегодно проводят конкурс на лучшую оптическую иллюзию. В 2014-м году эту награду получила динамичная иллюзия Эббингауза, которая гораздо убедительнее обманывает зрение, чем классический статичный вариант.
Ассоциация «Оренбургский университетский (учебный) округ»
XV конкурс исследовательских работ учащейся молодежи и студентов Оренбуржья
на тему: «Оптические иллюзии»
Выполнила: ученица 8 «В» класса МОАУ
«Гимназия №2» г. Оренбург
Научный руководитель: учитель физики, магистрант ОГУ
Школьный учитель: учитель физики высшей категории
Оренбург — 2017
Городская научно-практическая конференция
школьников и учащейся молодежи
Научное общество учащихся «Открытие»
МОУ «Лицей №1656»
Выполнили: Грицай Дмитрий,
9 класс МОУ «Лицей № 166»
Пужульс Ирина Николаевна,
МОУ «Лицей № 1656 »
г.Томск – 2007
Глава I . Объяснение оптических иллюзий с точки зрения
физики, биологии, психологии.
Глава II . Особенности человеческого воображения.
Глава III . Оптические иллюзии.
В настоящее время, несмотря на развитие науки и техники, человек продолжает пользоваться своими субъективными оценками по всем направлениям. Конечно, если это касается нематематических наук, то в этом нет ничего плохого, но когда речь идет об оценках, при ошибке в которых, может произойти непоправимое, то тогда следует забыть об интуиции и воспользоваться измерительными приборами. Это, безусловно, касается так называемой оценки «на глаз».
Выражение «обман зрения» очень распространено. К сожалению, наш глаз не точный прибор в мире, поэтому и ему свойственно ошибаться. Эти ошибки называют оптическими иллюзиями. Их известно очень большое количество и все они не однотипны, как и причины, их возникновения. Вот два жизненных случая:
В Калифорнии есть гора, о которой местные автомобилисты говорят, что она обладает магнитными свойствами. Дело в том, что на небольшом участке дороги длиной 60м у подножья этой горы наблюдаются необыкновенные явления. Участок этот идет наклонно. Если у автомобиля, едущего вниз по наклону, выключить мотор, то машина катится назад, т.е. вверх по наклону, как бы подчиняясь «магнитному притяжению» горы. Это поразительное свойство горы считалось установленным настольно достоверно, что в соответствующем месте дороги красуется даже доска с описанием феномена.
Нашлись, однако, люди, которым показалось сомнительным, чтобы гора могла притягивать автомобили. Для проверки произвели нивелировку этого участка дороги. Результат получился неожиданным: то, что все принимали за подъем, оказалось спуском с уклоном в 2 градуса. Такой уклон может заставить автомобиль катиться без мотора на очень хорошем шоссе.
Иллюзией зрения объясняются также рассказы путешественников о реках, вода в которых течет вверх по уклону. Привожу выписку об этом из книги одного физиолога, профессора Бернштейна «Внешние чувства»: «Во многих случаях мы склонны ошибаться при суждении о том, горизонтально ли данное направление, наклонено ли оно вверх или вниз. Идя, например, по слабо наклоненной дороге и видя на некотором расстоянии другую дорогу, встречающуюся с первой, мы представляем себе подъем второй дороги более крутым, чем на самом деле. С удивлением убеждаемся мы затем, что вторая дорога вовсе не так крута, как мы ожидали».
Это объясняется тем, что мы принимаем дорогу, по которой идем за основную плоскость, к которой относим наклон других направлений. Мы бессознательно отождествляем ее с горизонтальной плоскостью и тогда, естественно, представляем преувеличенным наклон другого пути.
Этому способствует то, что мышечное наше чувство совсем не улавливает при ходьбе наклонов в 2-3 градуса. На улицах Москвы, Киева и других холмистых городов часто приходится наблюдать иллюзию, о которой говорит ученый — физиолог. Еще любопытнее другой обман зрения, которому случается поддаваться в неровных местностях: ручей кажется нам текущим в гору!
При спуске по слабо наклонной дороге, идущей вдоль ручья, который имеет еще меньшее падение, т.е. течет почти горизонтально, нам кажется, что ручей течет вверх по уклону. В этом случае мы тоже считаем направление дороги горизонтальным, так как привыкли принимать ту плоскость, на которой стоим, за основу для суждения о наклоне других плоскостей.
Поэтому, чтобы люди допускали меньше ошибок, безоговорочно доверяя своим глазам, им необходимо учитывать некоторые особенности своего зрительного аппарата.
1. Объяснить природу возникновения оптических иллюзий.
2. Объяснить с точки зрения биологии, психологии и физики возможность их появления.
3. Классифицировать оптические иллюзии.
4. Показать применение особенностей нашего воображения на примере невозможных фигур.
1. Изучить литературу.
2. Освоить методику анализа и синтеза.
3. Выделить существенные признаки рассматриваемых иллюзий.
4. Сгруппироватьиллюзии содинаковыми существенными признаками.
5. Сделать выводы.
Была проведена классификация оптических иллюзий.
Глава I . Объяснение оптических иллюзий
с точки зрения физики, биологии, психологии.
1.1. Зрительный процесс с точки зрения биологии.
Глаз человека — сложнейший оптический прибор, с помощью которого человек воспринимает 90% окружающей нас жизни. Астроном и физик Иоган Кеплер в 19 веке рассмотрел устройство глаза с точки зрения оптики. Он показал, что на глазном дне формируется изображение окружающих предметов. По законам оптики такое изображение должно быть перевернутым. Именно поэтому перевернутым видит мир новорожденный младенец. Но постепенно мозг начинает переворачивать изображение и привыкает к этому. Интересно, что, если человек будет долго продолжать носить очки, переворачивающие изображение, то мозг опять поставит его «на ноги». А вот линзу, подобную хрусталику глаза люди не создали и по сей день. Ведь он может, становясь, то более выпуклым, то менее «наводить резкость» на ближние и дальние предметы. Но, если этот механизм нарушается, то у человека появляется, либо дальнозоркость, либо близорукость, поэтому ему в таком случае приходится носить очки.
Дно, на которое попадает и формируется изображение в уменьшенном виде, передает изображение сетчатке, которая воспринимает его. Между хрусталиком и сетчаткой лежит прозрачное стекловидное тело, похожее на студень. Благодаря тому, что внутри сетчатки есть зрительный пурпур, выцветающий под действием света, мы можем его воспринимать. Сетчатка состоит из клеток, называемых палочками и колбочками. Благодаря палочкам мы воспринимаем черно-белое изображение. Колбочки различают цвет: одни — синий, другие — зеленый, третьи — красный. Все остальные цвета являются для человеческого глаза смешанными.
1.2. Психология зрения.
Вместе с тем известно, что изображение, попав нам в глаз и дойдя до сетчатки по специальным мозговым каналам, попадает в головной мозг, где и формируется. При этом импульсы зрительной системы ничем не отличаются от импульсов нервных клеток носа, кожи уха. Мозг воспринимает их сообщения зрительными образами только потому, что знает, откуда они пришли. Там человек и представляет изображение. Но почему мозг способен представить изображение. Этим вопросом с недавнего времени занимается психология.
Мозг человека, помимо восприятия, мышления, памяти и ряда других психических процессов имеет особенную форму психики, присущую исключительно людям — воображение.
Ни в чем другом, кроме воображения, не проявляется идеальный и загадочный характер психики. Можно предполагать, что именно воображение, желание понять и объяснить привлекло внимание к психическим явлениям в древности, поддерживало и продолжает его стимулировать в наши дни. Что же касается загадочности этого феномена, то она состоит в том, что до сих пор нам почти ничего ни известно о механизме воображения, в том числе о его анатомо-физиологической основе. Даже то, в каком отделе головного мозга локализовано воображение, науке не известно.
Благодаря воображению человек творит, разумно планирует свою деятельность и управляет ею. Почти вся человеческая материальная и духовная культура является продуктом воображения и творчества людей, а какое значение эта культура имеет для психического развития и совершенствования вида «гомосапиенс», мы все уже достаточно хорошо знаем. Воображение выводит человека за пределы его сиюминутного существования, напоминает ему о прошлом, открывая будущее. Обладая богатым воображением, человек может «жить» в разном времени, что не может позволить себе никакое другое живое существо в мире. Прошлое зафиксировано в образах памяти, произвольно воскрешаемых усилием воли, будущее представлено в мечтах и фантазиях.
Воображение во многом помогает человеку в тех случаях жизни, когда практические действия или не возможны, или затруднены, или просто нецелесообразны (бесполезны).
От восприятия воображение отличается тем, что его образы не всегда соответствуют реальности, в них есть элементы фантазии, вымысла. Если воображение рисует сознанию такие картины, которым ничего или мало чего соответствует в действительности, то оно носит название фантазии.
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.
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.
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.
А на этой картинке (рис.13) использованы свойства тени и, конечно, эффект исчезновения элемента.
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».
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.
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.
Уже более века известно, что на сетчатке глаза возникает изображение, состоящее из светлых и темных областей, свет от ярко освещенных участков как бы перетекает на темные участки. Это называется иррадиацией. Наблюдать такое последствие контраста можно на этом рисунке 17.
На пересечении белых линий, между черными квадратами образуются так называемые вспышки серого цвета.
Темные предметы всегда кажутся меньшими светлых предметов того же размера. Если рассматривать одновременно черный круг и белую окружность одинаковых размеров на светлом фоне, то площадь окружности будет нам казаться на 20% больше площади круга.
В темной одежде люди кажутся тоньше, чем в светлой. Солнце на закате образует «выемку» в линии горизонта.
Иррадиация зависит только от несовершенства нашего зрительного аппарата.
3.3.5. Внешнее давление на размеры предмета.
У человеческого мозга есть одно потрясающее свойство сравнения. Так, говоря о величине слона, мы мысленно сравниваем его с другими объектами, и он кажется нам гигантским. Но мало кто из людей видел синего кита в полный размер. Но, если сравнивать синего кита со слоном, то слон покажется глазу величиной с собаку. Этим объясняется еще один тип зрительных иллюзий.
Посмотрите на эти кружки (рис.19). Вам ясно видно, что правый кружок заметно меньше левого, но на самом деле это не так.
Оба кружка по размеру одинаковы. И виною этой иллюзии является все то же сравнение. Левый объект окружают круги большего диаметра, чем левого и из-за этого создается впечатление, что правый кружок больше. В реальной жизни ребенку воспитатель в детском саду кажется гигантом, но дети растут и, когда ребенок станет такого же роста, как и воспитатель, он перестанет ему казаться таким.
У треугольника (рис.20) в этом параллелограмме стороны АВ и АС равны, хотя под действием внешних объектов создается впечатление, что АВ длиннее.
В этой работе были рассмотрены и изучены особенности зрительного аппарата, благодаря которым возникают оптические иллюзии, с точки зрения физики, биологии и психологии. Были найдены и прочитаны статьи на эту тему. В работе были сделаны попытки классифицировать на несколько основных типов оптические иллюзии. Было выяснено, что виною их возникновения являются не только особенности глаза, но и головного мозга. Поэтому эту проблему нельзя изучать однобоко, пользуясь лишь физикой.
Хочется напомнить еще раз: искажения зрения, о которых было написано выше, присуще каждому из нас. Поэтому ошибки, связанные с ними присущи как простым смертным, так и профессионалам-художникам, архитекторам и многим другим. Помните: наши глазомерные оценки геометрических величин находятся в непосредственной зависимости, как от физических параметров, так и от психологических особенностей.
Даже в самых серьезных научных работах и проектах можно допустить ошибку, которая может привести к ужасным последствиям, пользуясь даже в малой доле оценкой на глаз.
1. Аксенова М., Измайлова С. Энциклопедия для детей. Том Биология. М.,
«Аванта+» 1994. с.29.
2. Перельман Я.И. Занимательная механика. 1979, с.123.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика. М. 1981, с.73.
4. Иванов П.С. Журнал «Наука и жизнь». М. 1989, № 4, с.116.
5. Трайтака Д.И. Биология. Справочные материалы. М., «Просвещение» 1994,
6. Рассел К., Картер Ф. Улучши свой интеллект. Минск, «Попурри» 1996, с.45.
