黑林错觉的原理和图片（科学家的那些奇怪图像）

人体80%以上的外界信息经由视觉获得。通过眼睛，我们可以看到大小、形状、明暗、颜色、动静。绝大多数时候，眼睛是我们的忠实伙伴，但是有时候也会“开小差”。

“不同”的圆

相同大小的黄色圆，左边的却看起来更小

在上图中，乍一眼看过去，我们似乎觉得左边的黄色圆圈要比右边的黄色圆圈小，而实际上，二者是同样大小的。这是一种叫做艾宾浩斯错觉（Ebbinghaus illusion）现象。由德国心理学家赫尔曼·艾宾浩斯首先发现。

赫尔曼·艾宾浩斯

此外，艾宾浩斯不仅在错觉方面有着卓越的研究，还在记忆方面有着突出的成果。比如艾宾浩斯遗忘曲线，如雷贯耳！该曲线描述地是人记忆新知识时的遗忘规律。

艾宾浩斯遗忘曲线

人们可根据这条遗忘规律曲线，在适当时刻强化记忆，就可以高效地进行学习！

“更长”的线段

同样长的线段，下方的却看起来更长

如果说艾宾浩斯错觉是对大小的误判，而人们对长度也可以存在类似的误判。历史上，这种线段长度上的错觉叫做缪勒莱耶错觉（Müller-Lyer illusion）。该现象由德国心理学家、社会学家弗兰西斯·卡尔·缪勒莱耶提出。

在20世纪之交时，英国神经学家威廉·哈尔斯·里弗斯（William Halse Rivers）发现，生活在澳大利亚的穆雷岛的土著人，对该现象的感知似乎并不明显。

威廉·哈尔斯·里弗斯

里弗斯认为可能是因为相较于原住民，欧洲人生活在更多充满直线的空间环境里。

为什么造成这种错觉呢？理查德·格雷戈里等科学家认为，可能与人感知空间角度有关。

比如，我们在房间里，看见的是眼前一幕：

墙角宽度和桌子宽度长度，在我们现在这个平面上是相等的（即红色线段相等），但是3维视觉告诉我们，墙角宽度要明显长于桌子宽度。这是由于3维角度视觉上的差异所导致的。

房间一幕：3维空间上的视觉差异

而往往与这种3维视觉显著相关的特性中，向外展开的线条（即红线段左右打开的部分）往往提示纵深较远（与我们的眼睛距离较远），而向内的线条则提示纵深较浅。

所以，当两根相近的线段进行对比时，3维视觉上的特性会倾向告诉我们，那根远处的线段要更长！

当然，除了这种解释，还有另外一种空间视觉上的解释：明亮度差别导致了长度上的错觉。比如下图中，蓝色线段和黑色线段长度是不变且相等的。当“小翅膀”向圆心靠拢，导致中间密度增强，导致信号量增强，而间隔部信号减弱，于是，人眼就认为这些线段在“变长”。

明亮度差别导致了长度上的错觉

弯曲的“平行线”

平行的直线，却在中间部看起来在弯曲

上方图像中，是不是看起来两条蓝色直线在中间部是弯曲的？实际上，这两条直线是平行的。这种现象叫做黑林错觉（Hering illusion）。

其由德国生理学家和心理学家爱德华.黑林于1861年提出的一种方向错觉。

爱德华.黑林

该图像的制作很简单，只需要在两条平行的直线间，用很多密集相交的直线进行分割即可。给人的视觉上的效果就是这两条平行线会向外弯曲，而且中间越密集的部分，弯曲的程度越明显。

为什么会这样呢？黑林认为这是因为人眼对角度的过分夸大效应。简单来讲，就是在相交越密集的部分，视觉角度改变越显著，进而给大脑错觉，认为该处的直线部分与其它部分存在角度，造成了“不平行”的错觉。

当然，也有人认为这也是由于侧抑制引起的视觉错觉。而关于什么是侧抑制，文章后部分详细介绍。

“错位的”直线

如果一条直线以某个角度消失于一个实体表面后，随即又出现于该实体的另一侧，看上去会有些“错位”。

一条“笔直的”直线却被看成错位

波根多夫错觉(Poggendorf illusion)也是一种视错觉。这与视神经细胞在感受光线刺激时，受到了旁边细胞的影响，而很难直接与本是同一条直线的部分进行联系，于是出现了“断层”。

“不平行的”平行线

佐尔拉错觉（Zollner illusion）则指的是一些平行线由于一些附加线段的影响而看成不平行的现象。

明明平行的直线，却看起来不平行

这也被认为与侧抑制等相关。而关于侧抑制，文章后面内容会细讲。

“像螺旋的”圆圈

明明是圆，看起来却像螺旋

Fraser螺旋错觉指的是黑白混合一圈圈的弧看起来是一个螺旋，其实它们是由一组同心圆构成。该现象由英国心理学家詹姆斯·费雷泽（Sir James Fraser）发现。它的原理和上述的佐尔拉错觉是类似的。也和视网膜上视觉细胞电信号上的侧抑制相关。

“运动的”错觉

静止的图像看起来却像在在滚动

上图中，从远处不仔细看，我们会发现它是静止的。当我们走进，用眼睛盯住它的一部分，就隐约感觉到周围的部分在动，但是，定睛一看又发现它是静止的。总的看来，感觉像是在滚动。

同理也可见于下图，只不过它是如海浪一般“波动”的！

它在“波动？？

细胞信号侧抑制可能是最深层的原因

为了方便理解，我们现在做这样一个测试：

我们将眼睛注视下面这张图，不用死死地盯住某一部分，整体的看过去，然后我们就会隐约看见在白条和白条重叠的“十字路口”处，似乎有一些黑点在闪动，但是当我们定睛盯住那个闪动的位置，又会发现那只是白色区域。

如果不是特别明显的话，下面这种图就更明显，白色的圆圈里似乎有黑点在闪动。

上述现象，其实叫做赫尔曼现象。和之前举例的错觉现象很多都有一个类似的最基础的原理：细胞电信号侧抑制。

就像人和人通过说话、肢体语言等相互间沟通交流，细胞和细胞之间的沟通最重要的交流方式就是细胞膜的电信号。细胞电信号的传导，有赖于细胞的动作电位的产生，而动作电位的产生有赖于细胞内外分布不均的钠离子和钾离子。

细胞借助自身的能源物质（比如三磷酸腺苷，简称ATP），将细胞内的钠离子通过离子通道运输到细胞外，同时将外侧的钾离子带入进细胞内。如此运转一段时间，就可以在细胞内外形成离子浓度差。

钠钾离子转运构成离子浓度差是细胞产生电信号的基础

巨大的离子浓度差，就好比发电大坝上方的水流到低处所具有的巨大势能。当细胞膜受到扰动，细胞膜外的钠离子就可以通过特定的离子通道快速浸入细胞内。而离子的运动，就形成了电流。于是，一股电流就在细胞膜上扩散开来。

细胞膜电信号的产生及传导

细胞就是以这种特定的电流信号来编码信息，相互间沟通交流。比如，当我们的眼睛看外界事物时，光在透过角膜、晶状体，会聚，最终照射在视网膜上。视网膜上的细胞，立刻感知到这种变化，引起细胞表面的钠离子内流，产生电信号。该信号最终会通过视神经传输出去，给大脑进行分析。

视觉系统

但是，视网膜上的细胞进行排列时，是一个挨着一个的，但是细胞们又共用一个细胞外液。当有的细胞在产生动作电位时，它势必会消耗掉数量客观的钠离子。而与它邻近的细胞，则没有足够的钠离子可以用，于是产生的电信号不得不受影响。

视网膜上细胞相邻排列，是侧抑制的基础

而所谓侧抑制，指的就是邻近细胞间的相互抑制。简单概括就是，当细胞某个部位产生了大电信号反应，它临近的部位就会因此而被抑制。

如此就可以解释赫尔曼现象了：

在白条与白条交界的部位，四边都亮白色的，但是白条其它的部分都只有两边是亮白色的。强烈的四边亮白色信号，消耗了足够的钠离子，使得白条与白条交界部位出现信号抑制，于是就看到了暗黑色。

但是，因为这种抑制是暂时性的，在我们集中注意力，调集其它视网膜细胞去感知这部分时，这是一切又恢复正常。

而此前所列举的种种现象，就是在这种基础上，结合大脑对相关细胞的习惯性解释，于是就产生了各种各样的错觉。

无论是艾宾浩斯错觉“大小不等的”圆圈，还是缪勒莱耶“长度不等的”线段，抑或佐尔拉的“不平行的”直线，事实再次告诉我们，“亲眼所见”可不一定可靠。

但是，人类最厉害的地方，在于我们强大发达的前额叶。这里储存着我们的逻辑思考，这里有着我们对世界的精密计算。它能帮助我们克服种种矛盾，得到一个“真实”的解释。