鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?
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利维坦按:正所谓障眼之法,其实是在欺骗我们的大脑——在漫长的进化中,大脑对于外界的任何风吹草动都形成了一套缜密的预警(预期)机制,不论是看到草丛中有什么动静,它都会告诉你要随时准备逃跑,哪怕无数次预期失败了(草丛中出来的只是刺猬而非老虎),这就像本文中的鬼球实验,而这种幻觉,正是来自大脑的“坚信”。

文/Gustav Kuhn

译/莎椤双鼠
校对/苦山
原文/nautil.us/issue/70/variables/a-magician-explains-why-we-see-whats-not-there 
本文基于创作共同协议(BY-NC),由莎椤双鼠在利维坦发布
文章仅为作者观点,未必代表利维坦立场

诺曼·特里普利特(Norman Triplett)是魔术心理学研究领域的先驱。早在1900年,他就发表了一篇优秀的科研论文,讨论了一个有趣的魔术幻觉实验以及其他一些内容。那个实验是这样的:在一群小学生的注视之下,一位魔术师坐在桌边,一连数次把球扔到空中。在扔最后一次之前,他把手偷偷地放到桌子底下,让球掉到自己腿上,接着再假装把球扔到了空中。

这样描述下来,这好像也不是什么了不起的戏法,但真正令人惊奇的是,当时,超过一半的孩子声称自己看到了那个不存在的球(特里普利特称其为“鬼球”)离开了魔术师的手,然后在魔术师与天花板之间的某个地方消失了。毫无疑问,这就是一种幻觉,因为魔术师最后一次做出扔球动作的时候,手里根本没有球:孩子们事先就构想出了一个从未发生的事件。

特里普利特利用这种幻觉开展了数项研究,并且得出了一些相当有趣(但不一定准确)的结论。他认为,这种幻觉肇始于视网膜余像——用他自己的话说就是,“观众们看到的其实是一幅重复出来的图像,它无疑是眼睛上残留的视觉刺激和兴奋的中枢神经共同作用的结果。”

鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?
你相信魔术吗?正常人为什么总是会被魔术“蒙骗”?心理学家兼魔术师古斯塔夫·库恩(Gustav Kuhn)表示,魔术反映了我们日常认知中的偏差和歪曲。

当时看来,这样的观点似乎很是合理。我在从事魔术科学研究的初期碰巧看到了特里普利特的这篇论文,并且迷上了这种幻觉。我也经常应用特里普利特的“鬼球幻觉”原理表演消失类魔术。因此,我对这种幻觉背后的原理也颇有想法——但我对特里普利特的解释持怀疑态度。

实操经验告诉我,这种幻觉的基础是引导观众作出错误的预期,好让他们下意识地预测你真的把球扔了出去。人类眼睛的凝视是促成这种误导的最佳工具之一,于是,我开始着手进行我的第一个科研项目,目的是研究社交线索在驱动这种幻觉的过程中扮演了什么角色。

我记录了两个版本的鬼球幻觉。在正常版本中,我先把球扔到空中两次,接着偷偷把球攥在手里,只是假装把它扔到了空中(就像上面那幅插图表现的那样)。重要之处在于,无论是真扔还是假扔,我的眼睛始终盯着球(真扔的时候,眼睛盯着球的运动;假扔的时候则沿着想象中球的运行轨迹移动)。

在另一个版本中,我做出的动作完全一样,只不过这一次,假抛时,我的眼睛不再沿着想象中球的运行轨迹移动,而是盯着那只攥着球的手。如果特里普利特的视网膜余像解释是正确的,那么这两个版本的鬼球魔术取得的效果应该完全一致,因为两组观众看到的这一连串事件完全一样,因而也会拥有一模一样的感官刺激。

在21世纪做科学研究有一个好处,那就是可以使用最新、最先进的科学仪器。为了深入了解为什么人们会产生这种幻觉,我可以安排观众观看这个魔术的视频剪辑,同时使用仪器记录他们的眼球移动。这项研究的结果令人惊奇:观看这个魔术的正常版时,接近三分之二的成年观众产生了幻觉,声称自己看到了魔术师把球扔到空中,并且球最后一直向上,离开了屏幕的镜头范围。

当我询问观众,他们觉得这个魔术是怎么变出来的时候,他们往往会回答:一定是有什么人在正上方接住了球,或者球直接粘在了天花板上。这个魔术对我不起作用,因为我知道了它背后的原理。实际上,一旦知道了其中的奥秘,你也不会产生这种鬼球幻觉了。然而,实验中的大部分观众坚信他们看到了球往上运动,并且在再次观看这个视频时大吃一惊。

“魔术师最后一次作出扔球动作的时候,
手里根本没有球:
孩子们事先就构想出了一个从未发生的事件。”

鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?
图源:Giphy

之前我的直觉就告诉我,眼睛的凝视在这个魔术中扮演了很重要的角色。事实证明的确如此,因为当我在假装抛出球时看向自己攥着球的手,在观众中引起的幻觉效果就要差得多。这些发现揭示了这种幻觉现象背后的一些有趣的地方。它们表明,鬼球幻觉主要是由人类大脑的预期产生的,而不是视网膜余像。最近,我们还证明了即便没有真的扔几次球的动作作铺垫,而是直接假装把球扔到空中,也还是有超过三分之一的观众会产生幻觉。从某些角度上说,我们表现得就像追逐着主人假装扔出的木棍的狗。

追踪眼部运动得到的数据让人对这类幻觉的原理有了一些深刻的见解。观众看完视频后,我们问他们刚才是盯着哪看的,大部分观众都声称自己就是盯着球看的。然而,实际情况并不是这样:虽然当球被扔向空中后,他们的确看向了球,但他们却花了很多时间看着我的脸,尤其是当球快要达到屏幕顶端的时候。这个发现表明,观众其实是通过我的面部表情来判断我把球扔到了哪儿,并且事实证明,这的确是个非常睿智的策略。

鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?
图源:Gifer

我们生活在一个瞬息万变的世界中,常常需要对各种情况作出快速回应。例如,开车的时候就很有必要提前判断附近车辆的下一步行动,这样才能快速作出反应。老司机和新手的一大重要区别就是他们对别人下一步动作的预判能力天差地别,而眼部运动追踪研究也表明,当你开车开得越来越熟练时,你的预判能力也会越来越强。

我是这个世界上第一批在学开车时还带着眼部运动追踪器的人之一。这个仪器得到的数据告诉我,当我第一次坐在方向盘前面的时候,眼睛死死地盯在了引擎盖的上方。然而,随着经验的增加,我也能看得越来越远,并且也学会了运用环境中的线索来预判接下去会发生什么。

比起开车来,看我把球扔到空中要简单多了,但预测一个快速运动的球的轨迹要比我们想象的困难得多。要想追踪一个小球,我们就得一刻不停地盯着它看,但我们的眼睛又不擅长追踪快速运动的物体。要想追踪一个寻常大小的球,我们的眼睛就必须在正确的时间盯着正确的位置,留给我们规划眼部运动使视线对准正确位置的时间窗口非常短。只有当你能够预测球未来会出现在哪里的时候,你才有可能追踪到球的完整运动轨迹,而这正是我们这个实验中的观众所做的事。换句话说,他们借助了我眼睛的凝视方向来预判我会把球扔向哪里。

眼部运动数据还向我们揭示了另一项有趣的发现:虽然大部分观众都会产生鬼球幻觉,但这个魔术其实并没有骗到他们的眼睛。当我真的把球扔向空中的时候,大部分观众都能在球到达屏幕顶端时看到它。但我假装扔球的时候,观众们声称自己在屏幕顶部看到了那个根本不存在的球,但他们的眼睛其实根本没有移动到那个位置,这表明眼睛并没有被这个幻觉蒙骗。这个结果令我们大吃一惊,但它和其他几项发现相吻合,并且凸显了视觉幻觉的几项真的很令人咋舌的特征。

“你现在正在感知的这个世界,
其实是你的视觉系统
在过去的某个时刻对现在这个世界的预判。”

我们通常都会认为,视觉只不过就是看到东西,但大多数时候,我们其实都是在下意识地使用自己的视觉系统。例如,当你伸手拿咖啡的时候,你就在使用视觉信息引导手臂的运动,并且调整抓握的方式,好让你成功地拿起咖啡杯。早在1995年,大卫·米尔纳(David Milner)和梅尔文·古德尔(Melvyn Goodale)就提出了一个非常有影响力的感知理论,该理论认为人类感知物体所需的视觉过程和完成视觉引导动作(比如拿起某个物体)所需的视觉过程是由彼此独立的视觉通路驱动的。

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图源:British Psychological Society

支持这个理论的最有说服力的一些证据来自一名姓名缩写为“D.F.”的神经病病人。D.F.的大脑腹侧(也就是负责感知物体的通路区域)遭受了严重损伤。她现在患有一种称为“失认症”的特殊病症,也就是说,虽然她的视觉系统仍旧完整,但她什么物体、什么简单的形状都认不出来,甚至都无法区分垂直线和水平线。
(citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.554.3266&rep=rep1&type=pdf)

你可能会觉得连最简单的形状都认不出来一定会严重限制D.F.的日常行为能力。然而,当我第一次见到她的时候,她的行为看上去非常正常,这令我大吃一惊。她完全有能力在一间乱糟糟的房间里四处走动,吃饭时也能轻松地拿起刀叉。这怎么可能呢?D.F.的病症使得负责感知物体的部分大脑受到了损伤,但负责通过视觉引导动作的神经系统仍旧完整。由于这两个系统在生理上和功能上都是独立的,D.F.就能在无法辨认出周遭物体的情况下,还能妥帖地利用视觉引导行动。例如,虽然她无法区分线条的朝向,但她还是能够轻轻松松地拿起一封信,并把它投递到信箱里。

要想拿起物体并与我们身处的物理世界产生互动,就得精确表达周遭事物,而我们的感知错误则意味着,我们理应时常对自己的动作产生错误的判断。虽然我的感知系统时常为幻觉所愚弄,但我很少拿错自己想要的东西。这是因为视觉系统中负责引导实际动作的这部分区域并没有被视觉幻觉愚弄。

鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?
理查德·格里高利的另一经典错觉:空心面人。图源:New World Encyclopedia

例如,理查德·格里高利(Richard Gregory)及其同事的研究表明,如果给被试带上一个中空的面具并要求他们指着自己的鼻子,他们都会指向面具外面的某个地方,而不是直接点到自己的鼻子上。这是因为他们的潜意识告诉自己,脸是牢固厚实的,是戳不进去的。然而,如果你要求他们快速地弹一下自己的鼻子,他们的手就会直接在面具内移动并且触碰准确的位置。这是因为弹是一种视觉引导的动作,由背侧流驱动,而这个视觉系统需要可靠的空间信息,因此并不会被幻觉愚弄。

我们的眼睛也是由背侧流驱动的,因此,哪怕你的感知意识被幻觉蛊惑了,你的眼睛还是明察秋毫。(译者注:初级视觉皮层的信息通路分为背侧流和腹侧流。背侧流常被称为“空间通路”,参与处理物体的空间位置信息以及相关的运动控制;腹侧流常被称为“内容通路”,参与物体识别。上文提到的病人D.F.的腹侧流受到了损伤。)

我们的视觉系统进化到了让我们可以和周遭世界产生互动的程度,但是我们为什么又会如此轻易地上当受骗,在鬼球魔术中看到了那个根本不存在的球呢?这个问题的答案隐藏在人类感知系统最令人惊异,同时也可能是最令人难解的一大特质之中。

神经延迟意味着事情发生后至少过了0.1秒,我们才能感知到它们。

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图源:WiffleGif

早晨的上班时间,我总要穿过伦敦最繁忙的一些交通枢纽,但我总能妥帖地在拥挤的人群中找到自己的路并且很少和其他赶着上班的人相撞。我的另一项惊艳的技能则是把球扔1米高,然后接住。“那又怎么样呢?”你或许会如此反诘。“大多数人都能轻而易举地做到这些事,又有什么好惊讶的呢?”能做到这些事其实真的很了不起,但要想充分认识到其背后的意义,我们就得详细看看自己在感知这个瞬息万变的世界时面临的诸多挑战。

我们之所以能够看到物体,是因为它们会反射光,把光投到我们的视网膜上。我们的光感受器一接收到光信号,就会向视觉神经发送神经信号。正如我们在前文中了解到的那样,感知并不发生在眼睛里,并且,在我们能够体验到这个世界之前,还需要进行大量神经计算工作。神经信号在视网膜上产生,然后通过不同的神经中心传送到视觉皮层和更高的皮层区域,最终形成了我们对外部世界的心理表征。其中的神经处理过程并不是瞬时完成的,因为神经元中的神经信号是按有限速度传递的。光从被视网膜接收开始,一直到在大脑中形成一个视觉感知大概需要0.1秒。

这就意味着,我们的感知总要比这个世界上真实发生的事延迟大约0.1秒。说到这里,我会给你一点时间好好地消化一下这件事,并且为了防止你在努力思考过后仍旧搞不明白这件事,我来打个比方:在一场雷暴雨之中,大量电能被释放出来,并且形成了“电闪雷鸣”。当你从远处观察这场雷暴雨的时候,会先看到闪电再听到打雷。这当然是因为声音的传播速度要比光慢许多,因此,当放电现象出现后几秒钟,我们才能听到打雷声。感知过程也是一样的。神经延迟意味着事情发生后至少过了0.1秒,我们才能感知到它们。

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图源:Giphy

你或许会觉得区区0.1秒的延迟对你赶早高峰影响甚微。然而,请相信我,这种延迟会产生本质区别。让我用一个具体情境来说明这点:如果你以正常速度行走,大概是1米每秒,0.1秒的延迟就会导致你感到这个世界落后了你10厘米。这个结果相当难以置信,因为你根本不觉得这个世界有什么延迟现象,并且这样的一种感知误差应当会导致早高峰时段的大量人群相撞事故。类似地,这种感知延迟还应该会导致你完全接不住抛出的球,尤其是除了这点感知延迟的时间外,要想接住球,大脑还需要足够长的时间规划并启动相应的运动反应。

只有当你开始思考我们的视觉系统时刻面对的一些巨大日常挑战的时候,你才会意识到大脑创造出的奇迹有多么令人惊叹。我们的大脑使用了一种相当睿智,甚至堪称科幻的花招防止我们生活在过去,那就是:让我们预判未来。我们的视觉系统每时每刻都在预判未来,并且,你现在正在感知的这个世界,其实是你的视觉系统在过去的某个时刻对现在这个世界的预判。你需要花上一点时间才能适应这个说法。我第一次听到这个观点时,觉得这实在是太疯狂了。然而,事实就是如此:除非我们能够预判未来,否则就会永远生活在过去之中。

本文摘自《体验不可能:魔术的科学》(Experiencing the Impossible: The Science of Magic,麻省理工学院出版社,2019年出版)一书,有改动。该书作者古斯塔夫·库恩是伦敦大学金史密斯学院心理系准教授,也是“魔法圈”的成员。

原文始发于微信公众号(利维坦):鬼球实验:为何我们总是会看到根本没有发生的事儿?