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耐人寻味的凹凸颠倒现象
生活中，你是否有过这样的感受：明明那个物体是凸起来的，但是在你看来却是凹下去的，而有些凹的物体在你看来却是凸的？例如，像图中显示的这个缺了一个角的立方体，远看上去，有的人却看成是一个大的立方箱子里放了一个小立方体，或者墙角放了一个小立方体。
如果你还没有体会到怎么回事，那么可以到美国加州迪斯尼乐园的鬼屋里去经历一下，就明白了。鬼屋里有一种面具，这种面具是凹下去的，是用石膏之类的物质涂到人的脸上凝固后，再揭下来的模子，整个脸部特征都在凹形的石膏模子里。但是当用灯光在面具的凸面照射，人在远处从面具的凹面看去，一般人都会把凹形的面具看成凸起的人脸雕塑，而且这种感受非常真切，让人感觉真是见鬼了，明明知道那是凹的，但眼睛却告诉你那是凸起的雕塑。
这种视觉深度颠倒的现象早在18世纪就有人关注了，19世纪，马赫（奥地利物理学家）等科学家还曾研究过，但之后，这种现象一直被人忽视着，直到1970年代，英国心理学家提起过这种现象，才又引起一些科学家的关注。科学家们的讨论很有意思：按视觉成像理论来说，这是不应该出现的视觉现象，因为人是两只眼睛看物体，物体上每个点的位置是两只眼睛共同决定的，点距离观察者的远近（视觉深度）因成像的角度不同，不可能混淆的，除非观察者因醉酒、迷幻药、精神分裂等原因而出现幻觉。可是出乎他们意料的是，实验发现，醉酒、吸食迷幻药等精神不太正常的观察者反而不容易混淆这种凹凸的关系，正常人反而更容易出现这种凹凸混淆的情况。这种现象还真是耐人寻味！
一只眼睛的功能被抑制了？
既然这种现象是已成的事实，那就肯定是有原因的。那么这到底是什么原因引起的呢？
上面提到，人若是一只眼睛看世界，那么眼睛里成的像就像照片一样是平面图像，立体是大脑根据经验赋予它的，那么物体的远近就经常会无法搞清，例如，如果闭上一只眼睛倒水，经常会因无法把握杯子的远近而把水倒在杯子外面。
我们虽然是两只眼睛看世界，但却经常会出现一只眼睛受抑制的情况，例如用手掌放在右眼前面，挡住右眼的视线，只让左眼能看到书本上的字，这时，两只眼睛都是睁着的，我们是否是既看清手掌又看清字呢？结果却是我们的眼睛里只有清晰的字，或只有清晰的手掌，并不会全面发挥两只眼睛的功能，只是启用了一只眼睛的功能。因此，看现实中的物体也是这样，往往只是发挥了一只眼睛的能力，再加上大脑经验的干扰，出现把物体的远近搞混的现象，也就很自然了。
这是一些科学家的单眼抑制的观点，感觉有些道理。
两只眼睛的信号被颠倒了？
还有些科学家的左右颠倒的观点，也感觉很有道理。
两只眼睛看世界，两只眼睛的图像都会经过大脑的处理，但大脑却往往搞不清哪个图像是哪个眼睛送来的。例如，把手指放在书页上方，调整手指的位置，使得双眼望去，书页上的字没有被手指遮住的，也就是，被手指遮住的右眼看不到的字会被左眼看到。这时，书页上的字具体是哪只眼睛看到的，我们就搞不清了。同样道理，现实中物体的特征到底是哪只眼睛看到的，大脑也是难以分清，于是经常会把两幅图像的来源颠倒。当大脑把右眼图像当成左眼看到的，把左眼图像当成右眼看到的，那么物体上点的远近也就颠倒了。
另外，物体一般的特征会在大脑里形成经验，例如大脑会认为人脸就应该是凸起的，看到深凹的脸就极不习惯，在这种不习惯的情况下，大脑尤其会调整看到的信号，把来自左右眼的信息调换一下，从而使处理后得到的人脸正常起来。于是，正常人都会把迪斯尼鬼屋里的凹面具看成凸起的人脸雕塑。
这个理论可以用幻视镜的原理来说明，幻视镜就是在两个镜筒里放入一些改变光线传播路径的棱镜，使得物体上点的远近在眼睛里的成像角度与正常情况相反，于是，眼睛就会把凸起的物体看成凹的，把凹的看成凸的。例如戴上幻视镜，地面上的石头会被我们看成是石头形的凹坑。
无序点立体图与凹凸颠倒的关系
但是这两个看上去都很有道理的理论后来却被一位研究者证明是不对的。
有一种无序点立体画，是贝尔实验室的一位科学家发明的。立体画的作法是，用电脑作一张全部由混乱的点组成的图片，图片上也许根本看不出什么图形，满眼都是混乱的点。然后复制一份，这两张完全一样的图用不同的文件名保存。打开两张图，选定图中同样区域的无序点，一张略向右移，一张略向左移。之后把图打印出来，当两眼分别看两图的时候，被移动和未被移动的部分似乎在不同的深度平面上，但是仅用一只眼睛就看不到。为了方便左右眼各看各的无序点图，可以把这两张图片上的点一张打印成绿色的，一张打印成红色的，将两张无序点图迭在一起，然后给一只眼睛戴上红色滤镜，另一只眼睛戴上绿色滤镜，这样，每只眼睛看到的就是属于自己的那张无序点图，但两只眼睛综合的信息显示的就是一张深度不同的立体图，例如有可能会有一个方块从无序点背景中浮起来。
将这样的两张重叠的无序点图放在鬼屋那种的凹形面具上，还是用红绿滤镜观看，结果是，既能看到从背景中浮起的方块，也能看到面具变成凸起的雕塑。可是按照单眼抑制的说法，一只眼睛的功能受到抑制了，不应该看出无序点图会有深度，既然能看出无序点图是立体的，说明两眼功能都能正常发挥，那么面具就不应该凹凸颠倒了。
另外，既然我们把面具的凹凸颠倒了，根据左右颠倒的理论，说明大脑把来自两只眼睛的信息也颠倒了，那么看到的无序点图中的方块正常是浮起的，这时就应该是凹陷的才对，可事实上，无序点图的深度没有颠倒，面具的深度却颠倒了。
这种矛盾只能说明上述两个解释都有问题。
平面摆转圈与凹凸颠倒的关系
另一些研究者用另一个实验也证明上述两个解释是不对的。
一位德国物理学家在1922年发现了一种现象，在墙上钉个钉子，在钉子上挂一个单摆，推动摆，让摆在平面内摆动。仔细看清楚，确定单摆确实是在平面内摆动的，因为摆在摆动过程中，与墙面的距离不变。这时，给一只眼睛戴上一个深色的镜片，最好是黑色的，但是透过镜片还是可以看清物体的。就这样，一只眼睛透过镜片看，一只眼睛正常观看，结果看到的摆竟然是在沿着椭圆转圈，如果镜片是遮住右眼的，摆是逆时针转圈的，如果镜片是遮住左眼的，摆则是顺时针转圈的。
这是什么原因造成的呢？科学家认为是被遮的眼睛比没有遮的眼睛反应慢，也就是，当摆扫过视野的时候，被遮的眼送给大脑的信号比未遮的眼慢，导致的效果，就好像摆在双眼中的影像出现了角度的不同，这种不同就会导致我们看到摆的摆动是有深度的，而不是在平面内摆动。
这时，如果把一个凹形面具挂在摆的端部，推动摆，让摆在平面内摆动起来。给右眼戴上深色镜片，结果看到的凹面具还是凸起的，而摆也是在沿着椭圆逆时针转圈。但根据单眼抑制理论，摆是不应该转圈的。若根据左右颠倒理论，摆的转动应该变成顺时针的。
由以上两个实验可以看出，上述两个解释确实有问题。
凹凸颠倒只是人的想像？
既然已有的解释都有问题，那么凹凸颠倒的现象到底是什么原因引起的呢？
现在的心理学家认为，我们对于视觉形成的因素还了解未透，大脑经验的影响有可能很大，很可能这种凹凸颠倒的现象跟眼睛没有关系，只是我们看世界的习惯和经验左右的。例如我们把没有深度的平面图像看成凹凸不平的立体物，不是太常见了吗？这就是大脑对客观世界形成的经验赋予我们的感受，如果没有这种感受，照相就需要照出立体照片才能让我们感受到真实的物体是什么样的，岂不太麻烦了？
也正是大脑的经验影响，有些物体比较符合经验和习惯的，就不容易被凹凸颠倒，而有些不符合经验的物体就会很容易被凹凸颠倒，例如上述的凹面具。据有些人试验，如果努力观看和想像，人类可以把任何物体都给它凹凸颠倒过来！是这样吗？读者不妨一试。
生活中，你是否有过这样的感受：明明那个物体是凸起来的，但是在你看来却是凹下去的，而有些凹的物体在你看来却是凸的？例如，像图中显示的这个缺了一个角的立方体，远看上去，有的人却看成是一个大的立方箱子里放了一个小立方体，或者墙角放了一个小立方体。
如果你还没有体会到怎么回事，那么可以到美国加州迪斯尼乐园的鬼屋里去经历一下，就明白了。鬼屋里有一种面具，这种面具是凹下去的，是用石膏之类的物质涂到人的脸上凝固后，再揭下来的模子，整个脸部特征都在凹形的石膏模子里。但是当用灯光在面具的凸面照射，人在远处从面具的凹面看去，一般人都会把凹形的面具看成凸起的人脸雕塑，而且这种感受非常真切，让人感觉真是见鬼了，明明知道那是凹的，但眼睛却告诉你那是凸起的雕塑。
这种视觉深度颠倒的现象早在18世纪就有人关注了，19世纪，马赫（奥地利物理学家）等科学家还曾研究过，但之后，这种现象一直被人忽视着，直到1970年代，英国心理学家提起过这种现象，才又引起一些科学家的关注。科学家们的讨论很有意思：按视觉成像理论来说，这是不应该出现的视觉现象，因为人是两只眼睛看物体，物体上每个点的位置是两只眼睛共同决定的，点距离观察者的远近（视觉深度）因成像的角度不同，不可能混淆的，除非观察者因醉酒、迷幻药、精神分裂等原因而出现幻觉。可是出乎他们意料的是，实验发现，醉酒、吸食迷幻药等精神不太正常的观察者反而不容易混淆这种凹凸的关系，正常人反而更容易出现这种凹凸混淆的情况。这种现象还真是耐人寻味！
一只眼睛的功能被抑制了？
既然这种现象是已成的事实，那就肯定是有原因的。那么这到底是什么原因引起的呢？
上面提到，人若是一只眼睛看世界，那么眼睛里成的像就像照片一样是平面图像，立体是大脑根据经验赋予它的，那么物体的远近就经常会无法搞清，例如，如果闭上一只眼睛倒水，经常会因无法把握杯子的远近而把水倒在杯子外面。
我们虽然是两只眼睛看世界，但却经常会出现一只眼睛受抑制的情况，例如用手掌放在右眼前面，挡住右眼的视线，只让左眼能看到书本上的字，这时，两只眼睛都是睁着的，我们是否是既看清手掌又看清字呢？结果却是我们的眼睛里只有清晰的字，或只有清晰的手掌，并不会全面发挥两只眼睛的功能，只是启用了一只眼睛的功能。因此，看现实中的物体也是这样，往往只是发挥了一只眼睛的能力，再加上大脑经验的干扰，出现把物体的远近搞混的现象，也就很自然了。
这是一些科学家的单眼抑制的观点，感觉有些道理。
两只眼睛的信号被颠倒了？
还有些科学家的左右颠倒的观点，也感觉很有道理。
两只眼睛看世界，两只眼睛的图像都会经过大脑的处理，但大脑却往往搞不清哪个图像是哪个眼睛送来的。例如，把手指放在书页上方，调整手指的位置，使得双眼望去，书页上的字没有被手指遮住的，也就是，被手指遮住的右眼看不到的字会被左眼看到。这时，书页上的字具体是哪只眼睛看到的，我们就搞不清了。同样道理，现实中物体的特征到底是哪只眼睛看到的，大脑也是难以分清，于是经常会把两幅图像的来源颠倒。当大脑把右眼图像当成左眼看到的，把左眼图像当成右眼看到的，那么物体上点的远近也就颠倒了。
另外，物体一般的特征会在大脑里形成经验，例如大脑会认为人脸就应该是凸起的，看到深凹的脸就极不习惯，在这种不习惯的情况下，大脑尤其会调整看到的信号，把来自左右眼的信息调换一下，从而使处理后得到的人脸正常起来。于是，正常人都会把迪斯尼鬼屋里的凹面具看成凸起的人脸雕塑。
这个理论可以用幻视镜的原理来说明，幻视镜就是在两个镜筒里放入一些改变光线传播路径的棱镜，使得物体上点的远近在眼睛里的成像角度与正常情况相反，于是，眼睛就会把凸起的物体看成凹的，把凹的看成凸的。例如戴上幻视镜，地面上的石头会被我们看成是石头形的凹坑。
无序点立体图与凹凸颠倒的关系
但是这两个看上去都很有道理的理论后来却被一位研究者证明是不对的。
有一种无序点立体画，是贝尔实验室的一位科学家发明的。立体画的作法是，用电脑作一张全部由混乱的点组成的图片，图片上也许根本看不出什么图形，满眼都是混乱的点。然后复制一份，这两张完全一样的图用不同的文件名保存。打开两张图，选定图中同样区域的无序点，一张略向右移，一张略向左移。之后把图打印出来，当两眼分别看两图的时候，被移动和未被移动的部分似乎在不同的深度平面上，但是仅用一只眼睛就看不到。为了方便左右眼各看各的无序点图，可以把这两张图片上的点一张打印成绿色的，一张打印成红色的，将两张无序点图迭在一起，然后给一只眼睛戴上红色滤镜，另一只眼睛戴上绿色滤镜，这样，每只眼睛看到的就是属于自己的那张无序点图，但两只眼睛综合的信息显示的就是一张深度不同的立体图，例如有可能会有一个方块从无序点背景中浮起来。
将这样的两张重叠的无序点图放在鬼屋那种的凹形面具上，还是用红绿滤镜观看，结果是，既能看到从背景中浮起的方块，也能看到面具变成凸起的雕塑。可是按照单眼抑制的说法，一只眼睛的功能受到抑制了，不应该看出无序点图会有深度，既然能看出无序点图是立体的，说明两眼功能都能正常发挥，那么面具就不应该凹凸颠倒了。
另外，既然我们把面具的凹凸颠倒了，根据左右颠倒的理论，说明大脑把来自两只眼睛的信息也颠倒了，那么看到的无序点图中的方块正常是浮起的，这时就应该是凹陷的才对，可事实上，无序点图的深度没有颠倒，面具的深度却颠倒了。
这种矛盾只能说明上述两个解释都有问题。
平面摆转圈与凹凸颠倒的关系
另一些研究者用另一个实验也证明上述两个解释是不对的。
一位德国物理学家在1922年发现了一种现象，在墙上钉个钉子，在钉子上挂一个单摆，推动摆，让摆在平面内摆动。仔细看清楚，确定单摆确实是在平面内摆动的，因为摆在摆动过程中，与墙面的距离不变。这时，给一只眼睛戴上一个深色的镜片，最好是黑色的，但是透过镜片还是可以看清物体的。就这样，一只眼睛透过镜片看，一只眼睛正常观看，结果看到的摆竟然是在沿着椭圆转圈，如果镜片是遮住右眼的，摆是逆时针转圈的，如果镜片是遮住左眼的，摆则是顺时针转圈的。
这是什么原因造成的呢？科学家认为是被遮的眼睛比没有遮的眼睛反应慢，也就是，当摆扫过视野的时候，被遮的眼送给大脑的信号比未遮的眼慢，导致的效果，就好像摆在双眼中的影像出现了角度的不同，这种不同就会导致我们看到摆的摆动是有深度的，而不是在平面内摆动。
这时，如果把一个凹形面具挂在摆的端部，推动摆，让摆在平面内摆动起来。给右眼戴上深色镜片，结果看到的凹面具还是凸起的，而摆也是在沿着椭圆逆时针转圈。但根据单眼抑制理论，摆是不应该转圈的。若根据左右颠倒理论，摆的转动应该变成顺时针的。
由以上两个实验可以看出，上述两个解释确实有问题。
凹凸颠倒只是人的想像？
既然已有的解释都有问题，那么凹凸颠倒的现象到底是什么原因引起的呢？
现在的心理学家认为，我们对于视觉形成的因素还了解未透，大脑经验的影响有可能很大，很可能这种凹凸颠倒的现象跟眼睛没有关系，只是我们看世界的习惯和经验左右的。例如我们把没有深度的平面图像看成凹凸不平的立体物，不是太常见了吗？这就是大脑对客观世界形成的经验赋予我们的感受，如果没有这种感受，照相就需要照出立体照片才能让我们感受到真实的物体是什么样的，岂不太麻烦了？
也正是大脑的经验影响，有些物体比较符合经验和习惯的，就不容易被凹凸颠倒，而有些不符合经验的物体就会很容易被凹凸颠倒，例如上述的凹面具。据有些人试验，如果努力观看和想像，人类可以把任何物体都给它凹凸颠倒过来！是这样吗？读者不妨一试。