盯著這「黑洞」，它就會變大：是眼睛壞了嗎？
圖片來源：原論文
「再看，再看就把你吃掉！」
撰文 | 栗子
審校 | 二七
盯著這個黑洞，有沒有感覺它在不斷變大？好像一隻怪獸的嘴慢慢張開，彷彿很快就要將人吸入一個無底的深淵。
事實上，這只是一張靜態圖，上面的每一個像素都沒有改變過顏色。不過，你也不必懷疑自己的眼睛，因為嚴格來說，欺騙你的並不是它們。
畢竟，眼睛只是一種光感測器，為大腦提供信號而已。重要的是，大腦收到感測器的信號之後，會用自己的方式翻譯出來。我們認知中的整個世界，都是大腦幫我們塑造的。
也就是說，你會產生「黑暗在蔓延」的錯覺，關鍵不在你看到了什麼，而是大腦認為你看到了什麼。最近，挪威奧斯陸大學的布魯諾·朗（Bruno Laeng）教授和他的同事們發現，當人們盯著圖中央的黑洞，大腦會以為人正在走向一片黑暗的環境。
看著看著，瞳孔就擴大了
通常來說，當我們進入光線充足的環境，瞳孔會縮小，避免接收到太多的光線。反之，如果從光明的地方走到一處黑暗的空間，我們的瞳孔則會變大，這是為了儘可能捕捉更多的光線。
那麼，假如環境中的光照條件不發生變化，健康人的瞳孔便沒有放大或縮小的理由了么？
「擴大的黑洞」視錯覺圖，給了科學家回答這個問題的機會。因為，這是一種包含明暗變化的高度動態的錯覺。研究團隊招募了50位視力正常的成年男女，不止調查這些人看圖時主觀感受到的「黑洞」擴張有多劇烈，也利用眼動儀來檢測瞳孔直徑在人們凝視圖像的過程中有沒有變大或變小。
圖片來源：原論文
只不過在這項實驗當中，被試者觀看的「黑洞」圖不光是白色背景的這一張，還有許多其他顏色背景的「黑洞」圖。
主觀問卷的結果顯示，50人當中有43人報告說自己看到了「黑洞」變大的景象；而另外7個人，有的感覺「黑洞」沒怎麼擴張，也有的完全沒看出擴張。
瞳孔數據則表明，人們凝視「黑洞」的時候，瞳孔直徑會隨著時間推移而增大：觀看「黑洞」0.5秒時，被試者的瞳孔直徑平均約為4.1毫米，而在注視「黑洞」8秒之後，他們的瞳孔直徑平均約有4.9毫米。
另外，圖中背景顏色不同，觀察者的瞳孔放大程度也不同，當「黑洞」放在洋紅色/紫紅色背景之上，瞳孔擴大最明顯。
總體看來，人們在主觀感受到黑洞擴張的同時，他們的瞳孔也在擴大。並且，主觀感受「黑洞蔓延」越劇烈的被試者，瞳孔擴張的幅度也越大。科學家推測，或許人類並不是根據實際的光照多少，來調節瞳孔的大小，而是根據大腦對光的感知，來決定放大或者縮小瞳孔的。
如果是這樣，那就算光照條件不改變，只要大腦以為環境正在變得黑暗，便會下達擴大瞳孔的命令。這種無意識的生理現象，也反映出大腦對圖像的理解。
黑底「白洞」，和部分其他顏色背景之上的「白洞」（圖片來源：原論文）
而當研究團隊把白色背景的「黑洞」圖片進行反色處理，變成黑色背景的「白洞」後，再讓人們來凝視它，被試者的瞳孔就不再是逐漸放大，而是縮小——這次大腦可能以為，人正在朝著一個明亮的環境走過去。
大腦為什麼會產生誤解
科學家認為，人們之所以產生這樣的錯覺，是因為大腦會自動預測光照條件即將發生怎樣的變化。
參與這項研究的布魯諾·朗教授說，當黑色的橢圓形旁邊出現逐漸變淡的陰影，很可能讓人想起了一些熟悉的場景，比如從白天走進一條隧道或是一處山洞。在這樣的情況下，大腦可以預測出下一刻環境會變得更暗，然後提前擴大瞳孔，作為一種補償機制。
而我們利用的預測工具叫「光流」（optic flow），指的是空間運動的物體在觀察平面上，像素運動的瞬時速度。舉個例子，假如有人拿著相機，在按下快門的瞬間往前邁一大步，我們會從他靜止的照片里看出「動態」，這種動態便是由各個像素點的「瞬時速度」共同組成的。
從一張靜態圖中，可以看出動態，因為每個像素點都表現出瞬時速度（圖片來源：MPIN/Schorner）
這個概念，最早是由一位名叫詹姆斯·吉布森（James J. Gibson）的心理學家，在上個世紀40年代提出。在自然界，許多動物都有可能利用「光流」，來判斷自己與環境之間的相對運動關係，從而做出有利的決策，避免衝撞等危險狀況，幫助自己生存下去。
到了21世紀的今天，甚至有不少機器學習研究者，利用光流來開發AI演算法，讓它們補全一些視頻里被遮擋的信息，例如水印（或馬賽克）後面的內容；或者把某個事物從影片里摳掉，露出背景。
圖片來源：Gao et al., 2020
而對人類來說，假如大腦為「黑洞」圖像計算出的光流，與坐車進入隧道時腦海里計算出的光流相近，也比較合理。很大程度上，這並不是bug（漏洞），而是feature（特徵），是我們在漫長的演化歷程當中保留下來的、有益生存的一項技能。
可能只有在面對精心設計的視錯覺圖的時候，我們才會感慨大腦為何這樣容易被騙。所以，要怪就就怪那些有才華的研究者。比如「不斷擴大的黑洞」，是一位叫做北岡明佳的學者設計的圖像。他是日本立命館大學的心理學教授，也是這項新研究的作者之一。
除此之外，他還創作過一幅更有名的作品，就是「旋轉的蛇」視錯覺圖。當然，這也不是一張動圖。
原論文：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2022.877249/full
參考資料：
https://www.eurekalert.org/news-releases/954419
https://www.bi.mpg.de/opticflow
https://www.nytimes.com/2022/06/06/science/optical-illusion-tunnel.html
http://chengao.vision/FGVC/
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來源：環球科學
編輯：fiufiu
