2013年1月31日

生活科學-視覺-向左轉?向右轉?


在高雄老家附近有一所左營高中,附近的眷村以及大馬路邊有好幾家知名的牛肉麵店,常常吸引許多饕客前往,因為除了牛肉以外,還有其他麵食類的美味,也是美食節目到了高雄時必定會去取景的地方。從小就在這邊吃過和別處色、香、味截然不同的牛肉麵,也因此在經過這邊時,偶爾會帶著妻小來這邊回味我小時候的記憶。

附近由於是眷村以及海軍營區,所以建築景觀是沒有變化太多,倒是多了一些新的學校、世運主場館以及捷運。在等待老婆拿回熱騰騰的餐點時,一個物體吸引了我的目光。通常靜止的物體很難吸引眼睛的注意力,所以它是會動的,但是它所展現的動態卻不是車水馬龍的移動,而是不由自主地的轉動。
在半屏山綠色背景的襯托下,物體便被突顯了出來
有注意到左右兩張照片中的不同處嗎?玩玩「大家來找碴」

你找出來了嗎?沒錯,就是樓頂正在旋轉的風速計。你應該納悶起來了,風勢強弱會影響轉動快慢,而且屬於地球科學範疇中的氣象觀察設備有什麼奇怪的。會不會釋因為最近國三教到槓桿原理,就想要利用它來解釋由於合力矩不為零,所以會轉動的道理呢?
這是一所有嶄新建物的國小,也就是有趣物品的所在地
不曉得該校的老師自己知不知道自己的學校大樓上面有好玩的東西

不!既然要討論,就不能只討論力學部分而已,接下來我會帶著大家來看看我的「看見」,究竟是有何令人感覺神奇之處。既然是「看見」,就是要說說它帶給我的光學與視覺的奇異感受。
看一次若看不出來,就建議多看幾次

看完以上的影片了嗎?接下來才是重點,經過親身與影片實際測試,旋轉的風速計會讓有些人覺得是順時鐘旋轉,而其他人覺得是逆時鐘旋轉。我則是看過許多次,不管在現場或是反覆觀看影片,盯著它看一段時間後,旋轉的方向會改變,可以是從順向轉逆向,或者是從逆向又變成是順向。

先試著解釋其中的道理,有關這類視覺的問題若有解釋不清的地方,大家可以一起討論或給點意見。

在蔥鬱樹林的深色背景下,距離太遠使得人的眼睛觀看遠方景物時,即使物體正在運動也難以分辨遠近,而分辨的方法就是靠著與其他明顯標的物之間的相對位置來判斷。對於肉眼來說,遠方的一切就好像風景照片一樣是平面的,每一種東西如同拼貼一樣。

如果遠方的風速計扇葉是逆時針旋轉,就會在深色的背景上出現從圓形軌跡邊緣出現的扇葉圖像。但如果扇葉原本是順時針旋轉,也會產生一個從圓形軌跡邊緣出現的扇葉圖像。所以,不管扇葉是順時針轉動或是逆時針轉動,都會產生相同的圖像。
也因為距離遙遠,轉得也快,所以一時無法分辨扇葉真正旋轉的方向,只能依據當時的光影變化去感覺。不同的人對於它的轉動會有不同的解釋,而且由於認為順時針轉動或是逆時針轉動都是同樣有效的認知或解讀,所以這種情形稱為「bistable」。因此每個人的感覺都是不同的,解讀為順時針或逆時針,跟自己的大腦有關。

除了大腦會做出不同的判讀之外,視覺系統上的隨機干擾也會影響每個觀察者的答案。況且,我也發現在「凝視」扇葉的旋轉數秒後,所觀察到的旋轉方向將會突然產生變化,這應該跟適應與認知之間的連結有關。這裡所說的適應,跟感覺疲勞有點兒關係,刺激久了,反應的強度也弱了,而認知重置之後也會使觀察者重新「改觀」。

我們常說「眼見為憑」,但環境中的蛛絲馬跡或者我們察覺到的脈絡,有時候也會影響到大腦的認知呢!我們看到的是真實的世界還是我們想要認識的世界呢?
你如果眨眼,會更容易發現它的改變

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