风靡魔坛的波兰裔魔术师约翰尼•汤普森被称为“华沙巫师”,他身着光洁楚楚的燕尾服,在舞台上大讲老掉牙的笑话:“我是波兰人,也是爱尔兰人,还是西西里人,我本该是个醉醺醺的看门人和职业杀手。” ①约翰尼大名鼎鼎的绰号是“了不起的汤森尼”,不过他说:“大家叫我‘了不起’就行。”他以一个大魔术师应有的和蔼亲切,带着你走上(或是走下?)吊诡的埃舍尔楼梯。②他下颌壮硕,鼻梁高耸,双耳宽厚,一边倒的发型简直是演艺界的翘楚。

①在西方人的印象中,波兰盛产仆侍,爱尔兰是醉鬼的国度,西西里是黑手党的故乡。——译者注

②荷兰版画家莫里茨•科内利斯•埃舍尔(M. C. Escher)以绘制“佯谬空间”著称,利用人的视错觉展示弯曲空间中的“不可能世界”,见本书第3章。——译者注

想象一下,这一刻你身临现场:灯光变暗,约翰尼朝着聚光灯下身着白色连衣短裙的美女助手胳膊一挥,“了不起的汤森尼”宣称要施法将白衣变成红色。

你双目注视着女人时,她的影像深深地烙入你的视网膜和大脑。约翰尼一拍手,刚刚暗下去的聚光灯耀烁出眩目的红光,她立时全身通红。

等一下!切换一盏普通聚光灯的颜色算不上什么刺激的魔术,站在舞台边上的约翰尼对这个小伎俩一脸得意的神情。没错,他承认,这的确是个小把戏,并解释说,这是他的最爱。你得同意,他确实把裙子变红了,连女助手一起都变得红彤彤的,就暂且饶他一次,且瞧他把灯光变回去后,光鲜迷人的女助手又会如何。

约翰尼一拍手,灯光再次暗了下去。你正暗忖着干嘛掏钱买票看这么无聊的魔术演出时,舞台砰然亮起刺目的白光,你看到了什么?不可思议,这一次女助手的裙子真的变红了——明亮的深红色。她甚至左右扭身让你观察这一神奇的变化。

“了不起的汤森尼”又一次成功了。

实际上,约翰尼不过是利用你大脑视觉系统的基本属性精心表演了一场幻术。视错觉(Visual Illusion)是我们毕生研究的课题,它是无时无刻不在大脑中产生的、系统性错觉中可觉察的一种,这些错觉存在于知觉、意识和思维等各个层次。根据定义,视错觉是指与周遭的真实世界不相符的主观视知觉。

产生视错觉时,你会看到不存在的东西,而看不到存在的东西,或是把它看成别的,总之你的知觉与所视之物的物理属性相悖。显而易见,视错觉对魔术师大有用处,对科学家而言同样不可或缺,它可以解释大脑用来建构日常经历的神经回路和神经计算。

诡异之处是你的大脑建构了真实,无论是视觉真实还是其他:你所见、所闻、所感、所思均取决于你期待看到、听到、感到和想到的,反过来,这些期待又取决于你先前的经历和记忆。当下你看到的是过去证明对你有用的。你深知影子会随时间而变化,脸庞通常以垂直轴进行观看,③重力对所有物体均产生可预期的影响。当实际与预期不符时,大脑处理数据耗时更长,或者说你会对这种情况加以注意;可“太平无事”时,视觉系统则会漏掉许多周遭信息,正因如此,你天天开车回家却完全不记得路上发生了什么。

③镜子中的影像可以左右颠倒,却不能上下颠倒,这是由重力产生的视错觉之一。另可参见http://blog.sina.com.cn/s/blog_498a4f970100bf7l.html。 ——译者注

☜ 揭秘时刻!以下所述是魔术的秘密及其大脑机制!

红衣魔术表明“了不起的汤森尼”对发生在大脑中的神经过程有着深刻的直观理解。事情是这样发生的。约翰尼介绍美女助手亮相时,白色紧身连衣裙让你确信白衣下不可能藏着什么,比如说另外一条裙子,可这一合理的假定大错特错。女助手婷婷袅袅的躯体也如约翰尼所愿,吸引了你的注意力——你越是目不转睛地看着她,就越不去注意地板上藏着的机关,视网膜上的神经元也越适应聚光灯的亮度。约翰尼表演了那个小花招后又开始耍贫嘴,这时你的眼睛和大脑进行了神经调适。聚光灯关闭后,经过调适的视神经元会出现反弹反应,即神经冲动的“后放”(after discharge),这一反应导致眼前短暂出现物象的鬼影。

你每天都会看到这样的残像,想想闪光灯闪过后,你的视野中是不是短暂出现逐渐暗下去的亮白色光点?闪光那一瞬间,视网膜中的光感受器“以为”整个世界突然变得白亮,于是迅速地加以调整。要是闪光的亮度足够高,可能要好几秒钟(有时要好几分钟),视网膜才能完全调回正常。

同样,大脑中运动神经元的调适解释了瀑布幻觉。盯着瀑布看一分钟以上,转睛去瞧水流旁侧的岩石或树叶,静止的物体看起来好像在向上流动。这一幻觉的产生是由于用来捕捉向下运动的神经元习惯了水流向下的刺激,因此其活跃度相应降低,而周围用来捕捉向上运动的神经元则未对运动作出调适,尽管处于休息状态,其活跃度仍相对较高。视觉系统的功能就是分辨对比(于本例中,适应了向下运动的神经元与未调适的神经元形成对比),于是大脑最终以为物体上移,所以静止的岩石竟魔法般地向上流动了几秒钟。

现在明白约翰尼的把戏了吧?第一回合中用来接收红色的视网膜神经元活跃度降低,以适应红光下的裙子(相比蓝色或绿色光感受器,红色光感受器对红色更为敏感)。由于视觉系统中的红光感受器调适程度更大,后放反应也更强。灯暗下去的一刹那,你的眼中闪过女人的红色残影,它在你的大脑中逗留了十分之一秒。就在这一刻,舞台上的暗门迅速开启,用尼龙搭扣轻搁在身上的白连衣裙被剥去,它与舞台下看不到的绳索相连,光再次亮起时,你就看到一条真正的红裙子了。

保证魔术奏效还需另外两个因素。首先,衣服脱去之前的光度要足够强,以致其暗下去后能有效使你眼盲,看不到绳索把白衣迅速扯下舞台。这一短暂的眼盲在你从明媚的大街走进昏暗的商店时也会发生。第二,约翰尼在你以为魔术已经结束的时候才做了手脚。给人们惊喜就是凭借他的认知优势,因为你在关键时刻放松了警惕。

实际上,残影会在所有的感觉系统中逗留。你可能在孩提时代就知道怎么产生肌肉记忆残影,只消把手腕顶在门框上数30下,你的双臂就会感觉轻飘飘的。这些感觉残影充斥着你的生活,只是你习以为常,对这些转瞬即逝的印象或烦恼毫不在意,可对魔术师而言,它们真是法宝。

揭秘结束 ☜

艺术家自15世纪初即开始运用视错觉。文艺复兴时期的画家发明了这类技巧,让大脑误以为平坦的画布是立体的,静物水果画是一碗美味多汁的新鲜水果。他们明白直线的透视原理,即用相交线表示平行线,以赋予其景深和距离感(想想伸向远方的铁轨)。他们把色调调暗,把色彩调灰,以体现大气效应,来表现目力不及的远方物体。他们采用视平线作为参考点,来判断物体与观者的相对尺寸和距离。他们运用阴影、遮蔽和消失点⑦使画作显得高度写实。

⑦ 消失点或没影点系三维世界中的平行线在平面视图上相交的诸点,直线透视图可能有一至三个消失点,曲线透视图可能有四或五个。——译者注

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17世纪上半叶,荷兰画家最早绘制了具有错视效果的静物架上画The Attributes of the Painter,科尼利厄斯•吉斯布利契斯(Cornelius Gysbrechts)

法文中“错视画”(trompe l'oeil)的字面意思是“欺骗眼睛”,这一画派兴起于17世纪的荷兰,画作上的物体栩栩如生,跃然纸上。⑧

⑧根据古罗马作家老普林尼的记录,最早的错视画可能源自一个传说。公元前5世纪,两位著名的古希腊画家宙克西斯和帕拉西奥斯比试画艺。宙克西斯掀开自己的作品后,画上的葡萄栩栩如生,空中竟飞来鸟儿啄食。得意的宙克西斯以为自己必胜无疑,伸手去揭帕拉西奥斯的作品,结果却输了比赛,因为他试图扯下的幕帘正是帕拉西奥斯的作品本身。

错视效果有时还用于表现并不存在的大型建筑结构,罗马圣伊格纳修教堂的建筑师贺拉斯•格拉西(Horace Grassi)原本计划建造一个穹顶,却功业未竟身先死,穹顶的预算亦被挪为他用。30年后,也就是1685年,耶稣会修士、艺术家安德里亚•波佐奉命在圣坛上方的天花板上绘制一幅假的穹顶。当时波佐已是透视艺术大师,但圣伊格纳修教堂的杰作仍令人难以置信。直至今天,游客还为壮观的穹顶是幻非真而大呼惊奇。

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从这个角度看,圣伊格纳修教堂的“穹顶”像真的一样(Flikr.com)

建筑师很快意识到他们也可以扭曲透视和景深,以制造颠覆认知的错觉结构。想让小房间给人一种四倍其实际大小的开阔感?不成问题。弗朗西斯科•博洛米尼⑨曾在罗马的斯帕达宫一显身手,几年前我们曾前往那里参观。博洛米尼在26英尺的空间中制造了126英尺长廊的错觉,还在长廊尽头放置了一个真人大小的雕塑,但实际上它只有2英尺高。

⑨Francesco Borromini(1559—1667),罗马巴洛克建筑艺术家。

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实际上长廊比看起来短,雕塑也比看起来小(Flikr.com)

蒙娜丽莎的微笑是我们青睐的另一个视错觉。人们通常认为她的表情“像谜一般”或“难以捉摸”,但我们在哈佛大学的导师玛格丽特•利文斯通认为,只要了解视觉系统的工作原理就会明白她的笑是如何产生的。如果你只看蒙娜丽莎的嘴,笑意并不明显,但将目光移开后,笑意就会浮现,而再看嘴时,笑容又不见了。实际上,她只在你不看她的嘴时才笑意盈盈。这是因为眼睛用两个不同的区域观察世界:中心区域(即视网膜的中央窝)用来抓取和识读细节,而环中央窝的外围区域用来粗看细节、运动和阴影。当你看一张脸时,大部分时间会盯着眼睛看,所以当你盯着蒙娜丽莎的眼睛时,她的嘴位于你的外围视觉区域中,而外围视觉不擅长捕捉细节,反而注意到了蒙娜丽莎颧骨上的阴影,因而增强了嘴角的弯曲度,使笑意浮现。而当你盯着她的嘴时,中央窝并不整合脸颊上的阴影,笑意也就不复存在了。

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《蒙娜丽莎》(列奥纳多•达•芬奇)

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三张图片模拟了视觉系统在最远处(左图)、近距离(中图)和凝视(右图)时蒙娜丽莎的笑容。左图和中图的笑意较明显(“模糊与去模糊化”,玛格丽特-利文斯通,哈佛医学院)