被弯曲的世界

2018-01-10

福建质量管理 2018年1期

(河南省驻马店高级中学河南驻马店 463000)

被弯曲的世界

王志豪

(河南省驻马店高级中学河南驻马店463000)

线有曲直之分，由于日常经验，一方面会将直线“看成”弯曲的；另一方面，理性思维又将我们拉回现实——曲线是错误的，线是直的。而线的曲直不能以感觉来区分，需要科学去证明，通过数学推理，不仅解释了直线“变曲”的原因，同时确定了在何种情况下，曲直会被看错。最终收获的，除了真实的曲直，还有追求真理的科学态度，不断思索的进取精神。

线的曲直；视觉错误；科学证明

一、“视觉错误”产生的曲直

通过工具和经验，我们可以判断一条线的曲直。然而“看上去”直线真的是“直线”吗？本文将探究经验判断的曲直与真实情况下的曲直。

不借助工具，以来经验或感官可判断线的曲直，如：方桌边缘、墙角线条等均为“直”，然而，经验不一定可靠，如图1。

图1

由于图片上明暗和阴影的影响，观察其中各条横线是否是互相平行的直线呢？众人皆知答案：是。若要证明，从纸张之左向右看，线都变成了点。或者借助测绘工具亦可证明。但“看上去”线却是“弯”的，这便是是“视觉错误”中的一个经典例子。

二、错觉根源

(一)光源位置

造成视觉错误的根源来源于日常视觉习惯，人们在不同的明暗条件下，视觉上凸出或凹入的知觉不同。同一张图片中的物体明亮部分在上方，阴影部分在下方，看上去这个物体是凸出的。把这张图片上下倒置过来，便会得到凹进去的知觉。究其原因，是由于我们长时间的生活经验造成的。在生日常活中光源(阳光)总是位于上方，这就自然形成了物体的明亮部分位于该物的上方，阴影在该物下方，从而认为物体是凸出来的视觉错误。而凹下去的东西与之相反。因此把同一张图片倒置就会得到相反的图像知觉。①

(二)参照物

在没有更多参照物的条件下，两个运动中的物体，我们往往会自主选择其中一个为静止的参照物，则另一个物体在运动。例如，“云遮月”的时候，可以把月亮看成向云后移动——云为静止，月亮在运动；也可以把云看成在月亮前移动——月亮静止，云在运动。再如在暗室中用幻灯的幕布上呈现一个方框，在框子中央呈现一个小方形：当方框向左右移动时，观察者则认为小方形在移动。这便是由于一般经验下，人们习惯选择较大的静止环境，运动物体在大环境下运动。并且这种联系相当巩固，所以会产生这种错觉。

“我们都有这样的经验，乘火车时通过车窗看临近火车开动，总是觉得自己所在的列车在开动。这是因为在乘车时，由于车的运行形成外物移动的知觉，这个经验牢固地印在脑海里，因而在列车里对临近列车的移动总是不假思索地认为是自己所在的列车在开动。但是，由于缺乏振动的感觉与推动的感觉，便会很快地意识到自己所乘的列车并未向前移动。”②

(三)透镜

除去“光源”“与参照物”两大因素，“透镜”也是形成视觉错误的一大因素，物在一个与透镜主光轴互相垂直的平面上，像成在另一个与透镜主光轴互相垂直的平面上——这便是我们在处理光学问题时常用到的模型，但请注意，此透镜模型与我们将用到的模型不大相同，我们的眼睛透镜有几个特殊之处，焦距可变，像成在视网膜上，可认为“物距”一定，再加上此处“物”所在平面不一定与主光轴垂直，模型不同，结论不同，我们的直线也就很可能被晶状体转化为曲线。