客观日本

咦,大楼斜了!——东北大学等阐明错视系由身体的倾斜和移动引起

2023年02月22日 建筑与城市

错视通常被称为眼睛的视错觉。图形和花纹看起来发生了扭曲或者动了起来,自己的感觉会被骗过,不可思议又有趣。坐上香港有名的缆车会产生独特的错觉——周围的大楼竟然不是垂直的,而是倾斜的。通过现地实验,发现产生该现象的原因是在行驶过程中,乘坐的乘客身体因车辆构造而处于倾斜状态所致。令人意外的是,视觉的影响其实很小。

title

实验使用的香港维多利亚峰缆车(供图:东北大学、东北学院大学)

缆车一开动大楼就开始倾斜!?

title

行驶中会产生周围的大楼向视野深处倾斜的错视(图中文字原为日文,由JST客观日本翻译)

感知重力方向为垂直的能力,对行走、驾驶等生活中的行为及确保安全不可或缺。当该能力无法正常发挥作用时,就会产生错视,东北大学、东北学院大学等国际研究团队尝试阐明这种现象的原理。研究团队注意到,乘坐香港名胜地维多利亚峰缆车时会产生错视,在缆车行驶过程中,会感到周围的大楼向视野深处倾斜。

为了检测重力方向的垂直和人所感到的垂直之间的差异,研究团队准备了一个棒状仪器。8名成年受试者乘坐该缆车,使用该仪器进行了实验。首先,让他们睁开眼睛坐在缆车上进行检测,发现行驶中坡道越陡,产生的差异就越大。上坡和下坡都会出现相同现象。

缆车的地板通常呈阶梯状,但这个缆车的地板和行驶在平地上的铁路车辆一样是平坦的,座椅也水平设置在地板上。座位被固定于朝着上行方向。

闭上眼睛差异也不变化

随后,研究团队开始探寻产生差异的原因。实验发现,乘坐该缆车时无论是闭上眼睛,还是人与座椅靠背夹垫物体以使身体轴线与重力方向一致,产生的差异都与正常睁开眼睛乘坐缆车时相同。也就是说,无论是视觉,还是感知身体倾斜的内耳器官“前庭”的感觉,都不是产生视错的主要原因。

title

在缆车上睁开眼睛(黑框所示)、闭上眼睛(红框所示)、闭上眼睛使身体位于重力方向上(绿框所示),人所感觉的垂直方向都会产生同样的差异。(供图:东北大学、东北学院大学、图中文字原为日文,由JST客观日本翻译)

另外,研究团队还在室内将不移动的躺椅放倒后,让人坐上去,使得身体呈向后倾斜的状态,此时检测时并未产生差异。乘坐在平地上行驶的有轨电车时也同样未出现差异。

上述一系列结果表明,由于身体的前后倾斜和直线移动这两个因素的叠加,导致人的垂直感觉发生了偏差,从而产生了视错,让人感觉大楼看上去是倾斜的。此前,上述两个因素大多被分开研究,但此次研究表明,关于垂直的视错其实是由上述两个因素共同导致的。

可应用于游乐园、康复训练、信息通信

研究团队中的一员、东北学院大学教养学部樱井研三教授(知觉心理学专业)解释道:“这是因为人感觉到垂直向后斜后,会对垂直的大楼进行矫正后再看,从而看上去大楼是斜的。”这个研究成果与垂直知觉的变形技术相关联,或可应用于游乐园等娱乐设施、防止跌倒等的身体机能康复训练以及信息通信领域。

title

维多利亚峰缆车车内。地板不呈阶梯状,坐着的乘客身体倾斜(供图:东北大学、东北学院大学)

东北大学电气通信研究所的曾加蕙副教授(视觉信息系统专业)表示:“视错研究大多是在严格控制的实验室内进行的,此次通过在户外交通工具上实际验证才阐明了原因。与日本等地的大多数缆车不同,香港的这个缆车车体倾斜,且接近大楼,容易产生错觉,所以对研究很有帮助。”

研究团队由东北大学、东北学院大学、加拿大圣托马斯大学、德国弗赖堡大学、莱比锡大学的研究人员组成。相关成果于1月21日刊登在荷兰的多感觉信息处理专刊《Multisensory Research》电子版上,东北大学等也于1月26日发布了该成果。

笔者在很久以前乘坐过该缆车,但不巧的是,也许是因为当地销售的“蜂蜜绿茶”留下的冲击太过强烈,自己完全不记得有过视错现象。话说蜂蜜绿茶,据生活在当地的日本人介绍,虽然最初令人困惑,但习惯了之后,不甜反而会让人感到差点什么。无论是视错还是味觉,人类所拥有的感觉是多么的复杂而深奥啊。

原文:草下健夫/ JST Science Portal 编辑部
翻译:JST客观日本编辑部

日语原文

【相关链接】
东北大学研究成果新闻稿“解开垂直的建筑物看上去倾斜的错视之谜,关键在于身体的倾斜和直线移动