網路追追追／旋轉的女人(2) 錯視原理完全解析
(2007/09/14 18:08)
追追追小組／整理報導
上一篇旋轉的女人報告裡，我們留了一個尾巴，就是台大心理系陳建中教授的進一步解釋。事實上，為什麼有人看起來是順時鐘轉，有人看起來是逆時鐘轉，還有人看著看著會由順變逆，或是由逆變順，這中間的道理都是非常複雜的。
>>看第一篇：旋轉的女人(1) 你看到順時針還是逆時針轉？
報告刊出的下午就收到陳教授的來信，他對我們沒有找到Richard Gregory的版本很驚訝，也對我們在報告後附加的那些解釋感到很糟(說真的，我們也感到很糟，對陳教授還有讀者都覺得很抱歉，等大家看完陳教授對於這張圖的解釋後，就可以了解到其中似是而非的差異)。以下就話說從頭吧。陳教授的來信是英文的，為了方便讀者，我們先翻成中文)
首先是關於這張圖的出處，陳教授指出，應該是出自是由著名心理學家Adelbert Ames發明的Ames' Window(參見：Wiki - Adelbert Ames, Jr)。而月脫胎自此的Richard Gregory版，就在Richard Gregory的網站(淡水河一號註：我們有找到這個網站，卻是見面不相識!=.=)。有興趣的朋友可以進一步參閱：Professor Richard Gregory on-line - Experiments，第一個檔案就是了。
接下來就是重點了，旋轉的女人是怎麼讓我們產生錯視的呢？
首先，請看圖1(陳教授提供的，非常感謝教授)。這張圖從俯視的角度來呈現觀看者(observer)光源(light source)、物體(object)與物體剪影(the silhouette of the object)的關係。從這張圖我們就可以看出，藉由左邊的光源(用紅色星號代表)，中間的物體(用空心箭頭代表)在右邊的某個「表面」(surface)形成了剪影，這個「表面」不一定只是指我們的視網膜(retain)，也可能是一面屏幕(screen)。
圖1
現在，假設這個物體逆時針轉45度(請看圖2標示為object1的空心箭頭)，這將會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，反過來，順時針轉45度(請看圖2標示為object2的空心箭頭)，也會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，如此，不管我們順時針轉還是逆時針轉，都會產生相同的剪影。
圖2
接下來，因為觀看者只能看到剪影，而看不到物體本身，所以觀看者將無法知道真正旋轉的方向，只能依據剪影的變化去猜。因為猜左和猜右都是同樣有效(valid)，也就難怪有人看到是順時針轉有人看到是逆時針轉。這種圖有一個名詞叫「雙穩態」(bistable，這是教授原來的用詞，我們不確定中文有無正式譯名，姑且稱之)，意思是，這種圖允許兩個同樣有效的解釋。以上，就是為什麼有人看到順時針，有人看到逆時針的真正原理。
至於我們在第一份報告中提到的，有人看著旋轉的女人，看著看著方向會變，陳教授也指出，這對「雙穩態」圖形來說很常見(例如Necker cube，參見：Wiki - Necker cube)，甚至有人做實驗，測量一個人可以固定一個視角多久的時間。至於為什麼視角會自己變來變去，陳教授說，這個問題因為牽涉到複雜的神經元機制(neural mechanisms )，沒辦法在這裡做簡短的解釋，但粗略的說，會看到順時針或是逆時針轉，和大腦裡不同的神經元有關。但因為雙穩態圖的特性，兩種神經元都會做出大約相同的反應，不過，由於系統的噪音，其中一種神經元的反應可能會大過另一種。例如，如果順時針的神經元的反應比較大，那麼我們就會看到圖形往順時針轉，反之亦然。由於神經元在刺激過後需要時間去適應(adapt)(例如後像，afterimages)，而在適應後神經元的反應會遞減，這時，另一種神經元的反應相對較大，我們就會看到方向轉變(註：這一段翻的有點不順，希望沒有誤解陳教授的意思)。
所以，都是一樣的，不管你是先看到順時針轉還是先看到逆時針轉，都是取決於視覺系統的噪音(the noise in your visual)，而且是完全隨機的。此外，在你注視它幾秒後，你所感知的旋轉方向將會明確轉變。
最後，關於我們在第一篇報告中，提到幾種改變旋轉方向的方法，陳教授也提出解釋。他指出，已知可影響雙穩態圖(bistable)的效應有兩種，一種是脈絡(context)(可參考Ramachandran & Anstis 1985 年, Perception, 14, 135-143) ，另一種是凝視(fixation)，在我們前一篇報告中所提到的第4種改變方向的方法就是一種脈絡效應，第1、2、3種方法和凝視效應有關，第3種方法同時也牽涉到認知的重置。
最後，陳教授再次強調，以他目前所知，沒有經驗證據可以支持雙穩態知覺與智商或思考模式有關。針對第一篇報告中第五個切換旋轉視角的說法，陳教授也指出，透過思考轉換認知極其困難(少數轉換成功，是由於注視的時間過久，或是前面提到的適應效果)。換言之，我們接收到左轉還是右轉與高級認知作用無關，而有沒有看到圖形轉換方向，也無關智力及思考模式。此外，雙穩態認知也許與性別也無關。可參考
(Determinants involved in the perception of the Necker cube: an application of catastrophe theory.)
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