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动物眼睛的成像原理和凸透镜成像类似,只是它比我们高中做过的凸透镜成像实验要复杂一点,因为眼睛有一整套成像系统。
众所周知,光线穿过凸透镜会得到一个实像,只要您拥有一些基础物理知识,那一定会知道,任何一个实像它都是倒立的。
换句话说,实际上我们的眼睛一直在给我们大脑提供一个倒立的像,只是我们大脑适应了这种,以至于我们感觉一切正常。
那么有趣的问题是,如果我们通过一些技术让眼睛看到一个正常正立像会怎么样呢?
还真有人做过这样的实验,20世纪中叶,一位奥地利教授将一个人的视力完全颠倒了。
因斯布鲁克大学的西奥多·埃里斯曼教授设计了这个实验,而接受挑战的人正是他的助理伊沃·科勒。
科勒后来写了相关内容,他们两人还一起拍了一部纪录片,所以我们可以知道将世界倒立过来到底会怎么样。
埃里斯曼教授设计了一副眼镜,这副眼镜的内部有一面镜子,它可以把光线翻转过来,让顶部变成了底部,底部变成了顶部。
然后助理科勒戴上这副特殊的眼镜,根据科勒的描述,起初他在试图抓住递给他的物体时很困难,绕过椅子或走下楼梯时经常严重摔倒。
当他端起茶杯来倒水时,因为看到水明显向上倾倒,于是不自觉得把茶杯倒过来。
看到火柴升起的烟雾,或者气球在绳子上上下浮动的景象时,他会在某一个瞬间变得无法分辨方向。
在实验中,科勒还测试了击剑运动,在一场简单的击剑比赛中,他会在低位攻击时将球杆举高,在高刺击时将球杆低位。
但在接下来的一周里,科勒发现自己时断时续地适应着这些景象,然后更加一致,直到十天后,他已经完全习惯了这个永远颠倒的世界。
矛盾而又令人高兴的是,他的感知中并不是一个颠倒的世界,而是正面朝上,一切对他来说似乎都是正常的。
在十天后,科勒可以很好地完成公共场合的日常活动:沿着拥挤的人行道行走,甚至骑自行车。
不过,街上的路人确实向这名男子投来了目光,因为从外面看,他的眼镜看起来很特别。
在埃里斯曼和科勒之后,还有许多学者都做了相似的实验,所有人都得到了相似的结果,实验人员最终都能适应将眼睛看到的东西颠倒过来。
不仅是上下颠倒,人也可以在短时间内适应左右颠倒的世界,在左右颠倒的实验中,实验对象可以在几周后骑着摩托车上路,不会有任何影响。
虽然不是每个人都有过这样的测试,但大部分科学家都认为,或许我们所有人都可以做到这两点(调整左右颠倒和上下颠倒)。
这种对视觉上奇怪的、自动且几乎毫不费力的适应是大脑所做的许多奇怪的事情之一,而科学家们目前根本无法理解。
我们的视觉还有许多独特的东西,也是通过大脑修饰后才出现的。
比如,我们的眼睛其实就是一部照相机,它得到只是一个二维图像而已,但就像你感受到那样,我们的世界是有深度的,它是三维的,这个也是大脑的功劳。
相较于大脑如何将世界修饰为正常,它将2D变成3D的原因还是比较清楚的,主要有两种方式,一个是相对大小,还有一个就是双眼的合作。
我们看到的深度是双眼视觉的结果,这个是事实,只有两只眼睛同时看一个景象时才会有深度感,这是因为每只眼睛都会从不同角度检测光线,而我们的大脑正是处理这两种视觉输入源以进行深度感知的。
很多人可能会以我闭上一个眼睛不是一样能够感知到远近来反驳,这个其实就是大脑通过图像中东西的相对大小判断出来的。
但相对大小的判断方式并不靠谱,所以只有一只眼睛有视力的人常常很难准确地感知深度。
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