В мире иллюзий: как и почему мозг беспардонно обманывает наше зрение

Открывая глаза, мы видим трехмерный мир, наполненный цветами и деталями. Эта картина нарисована не столько глазами, сколько мозгом. Беспардонно обманывая наше зрение, иллюзии приоткрывают завесу тайны над тем, как оно работает.

Когда-то люди думали, что научить компьютер зрению гораздо проще, чем шахматной игре. Видеть легко, это умеют даже не самые умные люди. Но вышло наоборот: человек давно не может тягаться с компьютером в шахматах, но все еще превосходит ИИ в точности восприятия окружающего мира. В 2018 году космический аппарат OSIRIS-RE долетел до астероида Бенну, чтобы взять образцы грунта. Нужно было выбрать место, где манипулятор коснется поверхности астероида.

Но тут возникла проблема: поверхность астероида оказалась гораздо более каменистой, чем ожидалось. А возникла проблема из-за того, что компьютерные программы плохо определяли размер валунов и часто принимали тени за сами камни. NASA пришлось прибегнуть к помощи добровольцев. Сотни волонтеров по всему миру отмечали на фотографиях астероида камни и их размеры. Благодаря этому зонд успешно взял пробы грунта.

Наше восприятие так трудно воспроизвести, потому что это очень сложный и все еще не до конца изученный процесс. Обычно мы видим только результат его работы и даже не представляем, как этот результат формируется. Но благодаря зрительным иллюзиям мы можем заглянуть «под капот». Разобравшись, почему мозг видит то, чего нет, ученые понимают, как работает наше зрение.

Внимание и восприятие

На картинке внизу вы видите три полупрозрачных серых круга и четыре квадратика. Зафиксируйте свой взгляд на одном из квадратиков, например, на белом. Не переводя взгляд, обратите внимание на один из кругов. Скорее всего, вы увидите, что он станет темнее и немного больше. Продолжайте смотреть на белый квадрат и переведите свое внимание на другой круг. С ним произойдет то же самое.

Почему же так происходит? Внимание и восприятие — это взаимосвязанные процессы. Внимание усиливает работу нашего восприятия, делая его более точным и детальным. Чтобы лучше понять эту взаимосвязь, вспомните игру «найди различия», в которой нужно было сравнить две одинаковые, на первый взгляд, картинки. На обеих — домик на опушке в солнечный день. Чтобы понять это, нам достаточно восприятия. Но чтобы найти различия в двух картинках, приходится переводить внимание с одной на другую и сравнивать трубу с трубой, окошко с окошком.

Только направляя свое внимание на какой-то объект, мы можем воспринять его во всех деталях. В иллюзии с кругами это проявляется в увеличении яркости того круга, на который обращено внимание. В обычной жизни мы не замечаем этого. Наоборот, нам кажется, что все объекты вокруг нас мы видим четко и детально. Карманники и наперсточники активно пользуются этим заблуждением.

Иллюзия луны

Наверняка вы замечали: когда луна находится близко к горизонту, она кажется в полтора раза больше, чем когда она высоко в небе. Но попытайтесь сфотографировать эту большую Луну, и у вас ничего не получится. На фото Луна будет выглядеть обычной, то есть небольшой. На профессиональных фотографиях Луна у горизонта искусственно увеличена, чтобы соответствовать тому, как мы ее видим невооруженным глазом.

Откуда берется иллюзия «большой Луны»? Дело в том, что мы не можем воспринимать размеры объектов напрямую. Наша сетчатка представляет собой двумерную поверхность, а мир вокруг нас имеет три измерения. Пятно света, отраженного от предмета и попавшего на нашу сетчатку, называется его проекцией. При проекции трехмерного объекта на двумерную поверхность теряется информация о глубине.

Вы можете в этом убедиться, если возьмете любой предмет и посветите на него так, чтобы он отбрасывал тень на стену. По размеру этой тени — проекции на стену — невозможно определить размер самого объекта. У маленького, но близкого предмета, и у большого, но далекого, размеры проекций на сетчатку могут быть одинаковыми. Чтобы мы видели мир объемным, а не плоским, мозг реконструирует третье измерение и подгоняет размеры предметов так, чтобы они вписывались в это додуманное пространство.

Как же это происходит? Один из способов оценить расстояние до объекта — учесть положение глаз. Чтобы сфокусировать взгляд на близких предметах, мы немного сводим глаза друг к другу. Далекие объекты этого не требуют. Когда мы поднимаем голову, чтобы посмотреть вверх, напротив, происходит рефлекторное разведение глаз.

Психологи Эдвин Боринг и Альфред Хелоуэй проверили это объяснение. Они просили людей оценивать размер Луны в зените, лежа на столе. Поскольку голова не поднималась вверх, разница между размерами луны высоко и низко в небе действительно уменьшалась.

Второй способ оценить размер предмета — учесть размеры его окружения. Высоко в небе нет никаких объектов, с которыми мозг мог бы сравнить луну. А вот когда Луна находится у горизонта, мы сравнивает ее с деревьями и домами, «маленькими» из-за закона перспективы. Следовательно, иллюзию Луны можно уменьшить, если убрать из поля зрения окружающие объекты. Попробуйте сделать это, свернув лист бумаги в подзорную трубу и посмотрев через нее на Луну у горизонта. Она действительно станет заметно меньше.

Однако ни одно из этих объяснений не решает проблему полностью. Поэтому научные поиски еще продолжаются. Вот еще одно интригующее объяснение иллюзии Луны. Для нашего восприятия небо представляет собой купол, только не сферический, а эллиптический. Из-за этого расстояние до Луны высоко в небе кажется нам меньше, чем дистанция до нее же у горизонта. В обоих случаях размер проекции Луны на нашу сетчатку одинаков, но мозг делает поправку на закон перспективы, и Луна у горизонта кажется нам больше.

Иллюзия цвета

Посмотрите на рисунок ниже и скажите: квадраты B и D одного цвета или цвета разные? Если вам кажется, что разные, вы не одни. Но если вы проведете между ними линию, как показано на рисунке справа, то увидите, что они одного цвета.

Почему так происходит? Восприятие цвета — это сложный процесс. Большинство предметов не светятся сами по себе, а лишь отражают падающий на них свет. Этот свет может быть ярким или тусклым, прямым или рассеянным, белым солнечным или желтым от электрической лампочки. Кроме того, играет роль цвет фона и другие обстоятельства.

Было бы очень неудобно, если бы цвета то и дело менялись до неузнаваемости. Поэтому мозг незаметно для нас вносит поправки на внешние условия, сохраняя цвет одного и того же предмета почти постоянным. Это называется константностью цветовосприятия. В приведенной выше иллюзии константность играет с нами злую шутку. Квадрат D находится в тени цилиндра. Мозг вносит поправку: раз предмет в тени, то, чтобы мы увидели его настоящий цвет, надо его высветлить.

Также определенную роль играет и чередование темных и светлых квадратов на доске. Квадрат B находится там, где мы ожидаем увидеть темный квадрат, а квадрат D — на месте светлого. Мозг подгоняет то, что видит глаз, под наши ожидания.

Иллюзия выпуклости и вогнутости

Посмотрите на рисунок внизу. На нем вы видите две группы кругов. При этом круги слева кажутся нам выпуклыми, будем называть их холмами, а круги справа — вогнутыми, будем называть их ямами. На самом деле это не две группы кругов, а одно и то же изображение, повернутое на 180 градусов. Это легко проверить: перевернув картинку вверх ногами, вы увидите, как холмы станут ямами, а ямы холмами.

Причины возникновения этой иллюзии опять-таки в том, как мозг достраивает третье измерение. В данном случае он опирается на распределение света и тени. Если мы не видим своими глазами источник света, то для нашего восприятия свет падает сверху. Поэтому в трехмерном мире у выпуклых объектов всегда будет освещена верхняя половина, а нижняя будет в тени. А у вогнутых — наоборот. Благодаря этой закономерности плоские круги на картинке кажутся нам то холмами, то ямами, в зависимости от того, где оказывается их светлая часть.

* * *

Мы привыкли говорить «очевидно», то есть «видно глазами», о чем-то, не вызывающем сомнения. Но иллюзии показывают, что глазам стоит верить далеко не всегда. То, что мы принимаем за реальность, на самом деле сложный продукт работы мозга. Есть множество способов ввести его в заблуждение, особенно если поставить себе такую цель.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 3, апрель 2026}