Разумный глаз: Как мы узнаем то, что нам не дано в ощущениях

Уважаемый посетитель, мы начинаем публикацию книги Р. Л. Грегори "Разумный глаз: Как мы узнаем то, что нам не дано в ощущениях". Здесь вы найдете ответы на вопросы, которые, возможно у вас возникали при просмотре некоторых иллюзий на нашем сайте. Книга - это в основном теоретический материал. Объем довольно большой для чтения в сети, тем не менее, уверен, что среди вас найдутся те, которые сочтут материал интересным. Кстати, в интернет-магазинах этой книги давно уже нет.

Публикуем первую главу книги...

Автор книги - профессор бионики Эдинбургского университета, один из крупнейших в мире специалистов по психологии зрения. Отвечая на вопрос, "каким образом мозг извлекает сведения о внешнем мире из некоторого узора пятен света на сетчатке глаза", Р.Л.Грегори компетентно и увлекательно рассказывает о связях между важнейшими факторами восприятия, о сложнейшем многогранном процессе зрительного мышления.

Текст богато иллюстрирован рисунками, которые позволяют читателю самостоятельно проверить многие факты. Предмет освещается с различных, часто неожиданных сторон, и потому книга представляет интерес для широкого круга читателей и в особенности для тех, кто интересуется психологией, физиологией, искусствоведением, языкознанием, астрономией, техникой. Предметы и изображения (Часть I)

Мы окружены предметами. Всю жизнь мы опознаем, классифицируем, оцениваем и используем предметы. Наши инструменты, жилища, оружие, пища - предметы. Почти все, что мы ценим, чем любуемся, чего пугаемся, по чему скучаем, - предметы. Мы привыкли к тому, что предметы (объекты) видны повсюду, и поэтому, наверное, трудно представить себе, что способность нашего зрения видеть предметы все еще загадочна. Тем не менее это так.

В сущности, нашим органам чувств предметы доступны лишь в очень малой степени. Ведь ощущаются не предметы как таковые, а мимолетные зрительные формы, дуновения запахов, разобщенные тактильные формы, возникающие при легком контакте объекта с кожей руки, а иногда - болевые уколы, оставляющие при слишком тесном соприкосновении с предметом вещественный след - царапину. Нашим ощущениям непосредственно доступна лишь малая часть важных свойств объектов. Эти "важные свойства" суть свойства физические, благодаря которым вода сохраняет текучесть, а мосты - неподвижность; "внутреннее устройство" воды и моста спрятано от глаз. Если вдуматься, мы полагаемся главным образом как раз на такие свойства предметов, которые никогда не воздействовали на наши органы чувств непосредственно.

Некогда считалось, что поведение индивида определяется сенсорной информацией - той, которая непосредственно и сиюминутно доступна зрению и другим чувствам. Теперь мы знаем, что это не так; сенсорная информация недостаточно полна. Она не полна настолько, что совершенно правомерно ставился вопрос, пригодна ли она вообще для руководства поведением, содержит ли она то, что человеку нужно узнать о предмете, чтобы отнестись к нему правильно, то есть чтобы решить задачу поведения по отношению к данному объекту. Трудность задачи несомненна, и мозг сталкивается с этой задачей постоянно.

Получая тончайшие намеки на природу окружающих объектов, мы опознаем эти объекты и действуем, но не столько в соответствии с тем, что непосредственно ощущаем, сколько в согласии с тем, о чем мы догадываемся. Человек кладет книгу не на "темно-коричневое пятно", он кладет ее на стол. Догадка преобразует темно-коричневое пятно, ощущаемое глазами, или твердый край, ощущаемый пальцами, в стол - нечто более значащее, чем любое пятно или край. Темно-коричневое пятно пропадает, когда мы отворачиваемся, но мы уверены, что стол и книга находятся по-прежнему там же, где были.

Епископ англиканской церкви Джордж Беркли (1684-1753) поставил под сомнение утверждение о том, что предметы продолжают существовать, когда человек их не ощущает, - "ибо как можно знать это?" Но чтобы не получилось так, что вещь ведет "прерывистый образ жизни", - по выражению Бертрана Рассела, - Беркли вводит Бога: предметы существуют постоянно, потому что Бог постоянно наблюдает за ними. И этот же довод Беркли использовал позднее как доказательство существования бога. Сомнения Беркли и вывод, к которому он пришел, удачно отражены в известном шуточном стихотворении Рональда Нокса, написанном в форме вопроса и ответа:

И все же Беркли подводит нас к важной проблеме: как мы узнаем то, что нам не дано в ощущениях?

Оптические изображения, формирующиеся на сетчатке глаз (ретинальные изображения), представляют собой всего-навсего световые узоры, которые важны лишь постольку, поскольку могут быть использованы для узнавания неоптических свойств вещей. Изображение нельзя съесть, как не может есть и оно само; биологически изображения несущественны. Этого нельзя сказать о всей сенсорной информации вообще. Ведь чувства вкуса и прикосновения прямо передают биологически важную информацию: предмет твердый или горячий, съедобный или несъедобный. Эти чувства дают мозгу сведения, насущно необходимые для сохранения жизни; к тому же значимость такой информации не зависит от того, что представляет собой данный объект как целое. Эта информация важна и помимо опознания объектов. Возникает ли в руке ощущение ожога от пламени спички, от раскаленного утюга или от струи кипятка, разница невелика - рука отдергивается во всех случаях. Главное - ощущается жгучее тепло; именно это ощущение передается непосредственно, природа же объекта может быть установлена позднее. Реакции такого рода примитивны, субперцептивны; это реакции на физические условия, а не на сам объект. Опознание объекта и реагирование на его скрытые свойства появляются гораздо позже.

В процессе биологической эволюции первыми возникли, по-видимому, чувства, обеспечивающие реакцию именно на такие физические условия, которые непосредственно необходимы для сохранения жизни. Осязание, вкус и восприятие изменения температуры должны были возникнуть раньше зрения, так как, чтобы воспринять зрительные образы, их нужно истолковать - только так они могут быть связаны с миром предметов. Необходимость истолкования требует наличия сложной нервной системы (своего рода "мыслителя"), поскольку поведение руководствуется скорее догадкой о том, что представляют собой объекты, чем прямой сенсорной информацией о них.

Возникает вопрос (похожий на знаменитую задачу: "Что было раньше - яйцо или курица?"): предшествовало ли появление глаза развитию мозга или наоборот? В самом деле - зачем нужен глаз, если нет мозга, способного интерпретировать зрительную информацию? Но, с другой стороны, зачем нужен мозг, умеющий это делать, если нет глаз, способных питать мозг соответствующей информацией?

Не исключено,что развитие шло по пути преобразования примитивной нервной системы, реагирующей на прикосновение, в зрительную систему, обслуживающую примитивные глаза, поскольку кожный покров был чувствителен не только к прикосновению, но и к свету. Зрение развилось, вероятно, из реакции на движущиеся по поверхности кожи тени - сигнал близкой опасности. Лишь позднее, с возникновением оптической системы, способной формировать изображение в глазу, появилось опознание объектов. По-видимому, развитие зрения прошло несколько стадий: сначала концентрировались светочувствительные клетки, рассеянные до этого по поверхности кожи, затем образовались "глазные бокалы", дно которых было устлано светочувствительными клетками. Бокалы постепенно углублялись, вследствие чего возрастала контрастность теней, падающих на дно бокала, стенки которого все лучше защищали светочувствительное дно от косых лучей света. Хрусталик же, по-видимому, поначалу представлял собой просто прозрачное окно, которое защищало глазной бокал от засорения частицами, плавающими в морской воде - тогдашней постоянной среде обитания живых существ. Эти защитные окна постепенно утолщались в центре, поскольку это давало количественный положительный эффект - увеличивало интенсивность освещения светочувствительных клеток, а затем произошел качественный скачок - центральное утолщение окна привело к возникновению изображения; так появился настоящий "образотворческий" глаз. Древняя нервная система - анализатор прикосновений - получила в свое распоряжение упорядоченный узор световых пятен.

Осязание может передавать сигналы о форме предмета двумя совершенно различными способами. Когда предмет находится в контакте с обширной поверхностью кожи, сигналы о форме предмета поступают в центральную нервную систему через множество кожных рецепторов одновременно по множеству параллельных нервных волокон. Но сигналы, характеризующие форму, могут передаваться и одним пальцем (или иным зондом), который исследует формы, передвигаясь по ним в течение некоторого времени. Движущийся зонд может передать сигналы не только о двумерных формах, с которыми он находится в непосредственном контакте, но и о трехмерных телах. Правда, для этого ему потребуется слишком много времени, да кроме того, если исследуемый объект - живое существо, зондирование тут же обнаружится, что нам хорошо известно из собственного опыта (вспомните ощущение щекотки).

Восприятие тактильных ощущений не опосредовано - это прямой способ исследования, и радиус его применения ограничен необходимостью тесного контакта. Но это значит, что если прикосновение опознает врага - выбирать тактику поведения некогда. Необходимо немедленное действие, которое именно поэтому не может быть ни утонченным, ни даже просто спланированным. Глаза же проникают в будущее, потому что сигнализируют об удаленных предметах. Очень вероятно, что мозг - каким мы его знаем - не мог бы развиться без притока информации об отдаленных объектах, информации, поставляемой другими органами чувств, особенно зрением. Как мы увидим далее, глаза нуждаются в разуме, чтобы опознать объекты и локализовать их в пространстве, но разумный мозг вряд ли мог бы возникнуть без глаз. Можно без преувеличения сказать, что глаза освободили нервную систему от тирании рефлексов, позволив перейти от реактивного к тактическому, планируемому поведению, а в конечном счете и к абстрактному мышлению. Зрительные представления и теперь еще властвуют над нами и влекут нас. Попробуем рассмотреть и понять мир видимых объектов, не ограничиваясь тем, как этот мир преподносится нам нашими органами чувств.

Философы, как правило, принимают к рассмотрению только ту информацию о мире, которую поставляют человеку его органы чувств. Иное дело физики - они оперируют данными, получаемыми с помощью приборов, регистрирующих и такие свойства окружающего мира, которые до изобретения этих приборов не были известны. Так, о радиоволнах и рентгеновских лучах всего сто лет назад вообще ничего не знали; их открытие изменило наше мировоззрение, хотя мы и не стали воспринимать эти волны и лучи непосредственно (сенсорно). С позиций эмпирической философии это явный парадокс: наука пользуется данными тех "наблюдений", которые осуществляются самими приборами, при этом довольно трудно утверждать, что наши чувства являются единственными источниками прямого знания.

Поскольку восприятие состоит в том, что из сенсорных данных извлекаются сведения о не ощущаемых непосредственно характеристиках предметов, нет смысла настаивать, что воспринимаемые нами представления о предметах, то есть наши основные сведения о них, свободны от примеси абстракций. Мы не только верим тому, что видим, но до некоторой степени и видим то, во что верим.

Центральная проблема зрительного восприятия состоит в том, чтобы узнать, каким образом мозг перерабатывает узоры, ложащиеся на сетчатку, в представления о внешних предметах. "Узоры" в таком смысле чрезвычайно далеки от "предметов". Вместо слов "характерный, непохожий на другие узор" будем применять специальный термин - паттерн. Под этим словом здесь разумеется определенный набор условий, поданных на вход рецептора в пространстве и во времени. Но зрение воспринимает нечто гораздо более значительное, чем паттерн, - предметы, существующие во времени и пространстве.

Прежде всего попробуем разобраться в том, как предметы отличаются от того, что их окружает. Проблема станет яснее, если взглянуть на картинку, изображающую предмет, который нелегко отыскать.

Рис. 1. Сфотографирован пятнистый пес; почти все полутона на фотографии утрачены (так бывает видно при лунном свете), и все же нетрудно отличить пятна на теле собаки от сходных пятен фона. Это возможно потому, что в мозгу содержится информация не только о форме собачьего тела, но и о многих тысячах иных вещей

На рис. 1 изображена пятнистая собака, сфотографированная на таком же пятнистом фоне, - и отыскать собаку непросто. Помогают увидеть объект контуры, различия в фактуре и цвете, но границы предметов часто нерезкие, а различия в цвете обманчивы. Сходные трудности есть в усвоении речи и музыки. Слова слышны отдельно одно от другого, хотя физически они не разделены ничем; наоборот, физически произносимые слова сливаются в речи - аналогично тому, как наползают друг на друга изображения разных предметов на сетчатке глаза. Отдельные предметы как-то извлекаются из непрерывных паттернов, формирующихся в "приемнике" - рецепторе.

Хорошо известен зрительный феномен "чередование фигуры и фона".

Рис. 2. Один из примеров зрительного "перевертывания картин"

На рис. 2 изображено лицо - и в то же время нечто совсем иное. Восприятие здесь колеблется между двумя возможностями. Это важный факт. Он свидетельствует о том, что восприятие не выводится просто из паттернов возбуждения на сетчатке. Необходим еще какой-то тонкий процесс переработки (интерпретации) даже на таком элементарном уровне.

Феномен чередования связан с именем датского психолога Эдгара Рубина. Он разработал простые, но остроумные штриховые рисунки, изображающие пару форм; взятая в отдельности, любая форма воспринимается как объект, но, поскольку обе формы разграничены одной и той же линией, происходит "соперничество" форм. Каждая из них поочередно "уходит" в фон, перестает восприниматься; в это время другая форма становится главенствующим объектом. Этот самопроизвольный цикл чередования фигур и фона весьма характерен для динамической природы процессов восприятия.

С феноменом чередования связано большое число более тонких эффектов. Когда в качестве объекта воспринимается часть рисунка, весь рисунок в целом выглядит совершенно иначе.

Рис. 3. Одна из фигур Рубина. При каждом цикле обращения "фигуры" в "фон" происходит воспринимаемое, но малозаметное субъективное "преобразование" той части рисунка, которая в данный момент оказывается "фигурой", в ту, что видна как "фон"

О фигуре, показанной на рис. 3, Рубин писал:

Рубин прекрасно сознавал важность своих экспериментов-иллюстраций для проблемы зрительного восприятия объектов. Как ни странно, именно этот аспект его работы был недостаточно оценен более поздними исследователями. По этому поводу Рубин писал:

В этих словах содержится указание на путь, по которому стоит пойти, чтобы отыскать признаки, руководствуясь которыми мозг решает, что такое объект, а что - пространство между объектами. Этот путь все еще не пройден до конца.

Наиболее замечателен рис. 4.

Рис.4. Зрительное перевертывание этого рисунка приводит к тому, что попеременно видны либо два профиля, обращенных один к другому, либо ваза

Здесь поочередно видны то ваза, то два обращенных друг к другу профиля; в последнем случае "ваза" пропадает и превращается в пространство. Наблюдая, как ваза постепенно "тает" и вместо нее возникают два лица, мы испытываем странное, несколько даже пугающее чувство. Рубин говорит об этом рисунке:

Рис. 5. Точно так же переворачивается картина и в том случае, когда контраст меняется на противоположный: вместо черных профилей и белой вазы изображена черная ваза на белом фоне

Он рассматривает далее некоторые следствия этого наблюдения, имеющие значение для изобразительного искусства, особенно для эмоционального восприятия изображений. И в этом случае значимость задана не одним только изображением, возникающим на сетчатке, но и нашим истолкованием его. Он пишет:

И распространяя это на произведения искусства:

К сожалению, признаки, препятствующие перцептивному чередованию фигуры и фона (объекта и пространства), все еще недостаточно известны нам. Но и то немногое, что мы знаем, важно. Небольшие участки, окруженные более крупными, обычно воспринимаются как объект, как фигура. Повторяющийся узор воспринимается либо как фигура, либо как фон, но никогда - как то и другое сразу. Прямые линии относятся к фигуре. Эмоционально окрашенные формы также относятся к фигуре, их присутствие делает фигуру доминирующей в целой картине. Помимо всего прочего на восприятие; влияют перцептивная установка наблюдателя и его личные интересы.

Продолжение следует.

Далее в выпусках:

• Предметы и изображения, часть II (Паттерны)
• Странные свойства картин
• Неоднозначные, парадоксальные и неопределенные фигуры
• Фигуры, содержащие искажения формы
• Масштабы вселенной
• Рисование на плоскости
• Рисование в трехмерном пространстве
• Картины, символы, мысль и язык
• Зримая суть вещей

При поддержке yugzone.ru