方位改變后的錯覺

1、方位改變后的錯覺日常生活中許多理所當(dāng)然的事都受到科學(xué)的詰難和挑戰(zhàn)。視覺領(lǐng)域中便有一項類似的問題：為何顛倒（inverted）或傾斜（tilted）的物體看起來和正立的（upright）不同？圖1的照片是我們所熟悉的面孔，但當(dāng)照片顛倒時就很難辨認(rèn)了。當(dāng)草體字和印刷體的英文字顛倒時，后者還能勉強辨認(rèn)，但前者幾乎認(rèn)不出來。顛倒的英文字之所以難認(rèn)，也許因為我們習(xí)慣于由左向右看吧，當(dāng)字顛倒后，這種習(xí)慣使得我們的眼睛以錯誤的方向移動。但這并非主要原因，即使單一字母印反了也一樣難以辨認(rèn)。在受試者不知情之下，把他曾見過的圖形轉(zhuǎn)動一個角度，他便不能再認(rèn)出原來的圖形。譬如一個正方形轉(zhuǎn)動45度，我們便覺得它是一個菱

2、形。有人認(rèn)為，一個熟悉物體，在新的方位之所以有不同的知覺，是因為我們很少在那個方位看它。但即使一個陌生的物體，在不同的方位也會有不同的知覺。但有時某些圖形的各種改變并不影響其知覺形狀。例如：三角形無論如何變動它的大小、顏色，它的知覺形狀都不改變。完形心理學(xué)家（gestalt psychologist）認(rèn)為，形狀特質(zhì)間的關(guān)系知覺比特質(zhì)的絕對知覺重要，三角形之所以不變，因其三邊的關(guān)系仍然存在，就如同經(jīng)過變調(diào)（transposed）的樂曲，聽起來和原先的仍然相似，這是因為音符間的關(guān)系仍然一樣所致。方位旋轉(zhuǎn)也沒有改變圖形本身的幾何關(guān)系，為什么會產(chǎn)生不同的知覺呢？因此我們需追究方位改變時所產(chǎn)生的變化。一

3、個明顯的變化是圖形的轉(zhuǎn)動，改變了它在網(wǎng)膜上的映像（image）；因此談到這里，我們需要知道，大腦是如何處理關(guān)于形狀的消息，以及何以不同的網(wǎng)膜映像會造成不同的知覺。圖形轉(zhuǎn)動的另一種變化是來自環(huán)境；因方位的顛倒或傾斜相對于圖形的垂直或水平方向，所以圖形在方位錯失時，原來對于天空、天花板、重力（gravity）等標(biāo)準(zhǔn)，屬于上方的部位現(xiàn)在成了下方或側(cè)方，因而造成了知覺形狀的改變。實驗時，將網(wǎng)膜因素和環(huán)境因素分離并不難；把一張正方形的紙片貼在墻上，其底面與天花板平行。試者的頭部首先與紙片垂直，接著偏向一邊，隨著頭的偏轉(zhuǎn)，在知覺上圖形仍然保持正方形不變；但事實上，當(dāng)偏向45度時，那張紙片的網(wǎng)膜映像已經(jīng)成了

4、菱形了；正如你正視一張菱形圖形時所形成的網(wǎng)膜映像一樣。因此正方形旋轉(zhuǎn)45度時，其形像的變化并非起因于網(wǎng)膜映像。此一實驗反過來做，也可以得到同樣的結(jié)論；將正方形轉(zhuǎn)成菱形貼在墻上，當(dāng)受試者轉(zhuǎn)向45度時，網(wǎng)膜映像就成了正方形了，但在知覺上，仍然認(rèn)為它是菱形的。很明顯的，當(dāng)一個人姿勢有所改變時，仍能正確的指出圖形的頂部、底部及側(cè)邊。所以影響圖形知覺的是環(huán)境中方位的改變，而非網(wǎng)膜映像的方位不同。上面的說法得到作者等人實驗的支持。在實驗的第一階段，受試者坐在桌邊觀看一系列順序呈現(xiàn)的陌生圖形。在第二階段時，把受試者分成A、B二組。A組者把頭側(cè)偏90度靠在桌面上，B組姿勢不變。然后給他們觀看一連串的圖形，其中

5、有第一階段出現(xiàn)過的，但多數(shù)是未出現(xiàn)過的。出現(xiàn)過的圖形中有的方位不變，有的旋轉(zhuǎn)90度，使圖形之頂部和A組頭部傾斜者網(wǎng)膜頂部方向一致。受試者要指出那些圖形在第一階段曾經(jīng)見過，但他們并不知道某些圖形方位經(jīng)過改變。結(jié)果顯示：兩組受試者在辨認(rèn)保持原來位向的圖形時，一樣的成功，雖然在A組（頭部傾斜）者的眼中，圖形是傾斜的。但另方面，在辨認(rèn)方位改變的圖形時，兩組卻同遭失敗，雖然在A組的網(wǎng)膜上，圖形是正立的。這實驗確定了造成知覺形狀改變的因素是圖形相對于環(huán)境之改變，而非網(wǎng)膜映像之改變。因為若圖形在環(huán)境中不變，傾斜之網(wǎng)膜映像并不能阻礙其辨認(rèn)，若圖形在環(huán)境中改變，正立之網(wǎng)膜映像也不能促進(jìn)辨認(rèn)。另一個實驗，某些曖昧

6、或倒立的圖像，從不同的方向觀察，所得的知覺也就不同；比如形如廚師的圖形，如倒轉(zhuǎn)90度，看起來就像一條小狗；形如留胡子老人的圖形，如倒轉(zhuǎn)90度，看起來就像是美國的地圖了（圖5）。假如受試者頭部側(cè)偏90度靠在桌面上，令其報告對這些圖片的知覺，這時原本垂直的圖形，映在網(wǎng)膜上就成為水平了。如果受試者的網(wǎng)膜映像占優(yōu)勢，那么他將有圖形的水平知覺。如果環(huán)境方位占優(yōu)勢，那么他將有圖形的垂直知覺。結(jié)果顯示，有80的受試者，表示環(huán)境方位占優(yōu)勢，也就是說，雖然網(wǎng)膜印象是垂直的，但在知覺上，仍然是水平的。何以一個圖形和環(huán)境的相對方位對知覺形狀有如此大的影響呢？答案是知覺形狀乃依據(jù)一認(rèn)知過程（cognitive pro

7、cess）而得，在這過程中圖形的特性被知覺系統(tǒng)隱含的描述。如圖4，左邊第一個圖形之描述可能為：右側(cè)凹入，左側(cè)凸出的封閉圖形；其右邊的圖形是左圖旋轉(zhuǎn)90度而成，但此圖之描述可能為底部凸出二峰，左右兩側(cè)相似對稱，這和先前的描述完全不同。這種描述未必存在于意識中或用語言進(jìn)行，動物和嬰兒都不說話卻和我們一樣的知覺東西。這種描述不僅根據(jù)圖形的內(nèi)部形狀，也考慮它的頂部、底部及側(cè)邊之位置，在這樣的描述下，方位成為決定最后所知覺到的形狀的主要因素。從實驗中知道，某些方位的改變對知覺形狀有顯著的影響。僅僅是方位角度的微小變動便可引起知覺形狀的改變，如圖形轉(zhuǎn)變45度或90度。有趣的是180度的大旋轉(zhuǎn)對知覺形狀并不

8、十分影響，也許因為這種旋轉(zhuǎn)通常不改變物體的對稱性及其長軸的方位。有一種方位改變對知覺形狀沒有影響，那就是鏡像轉(zhuǎn)換（mirror-image reversal），對于實驗所用的陌生圖形，這種現(xiàn)象尤其明顯。它的解釋可能是，圖形和它鏡中影像的差異，只是側(cè)邊的互換，但該圖形位于環(huán)境的上、下方位并未發(fā)生變化；而在日常生活中，上與下較左與右是更截然畫分的。一個圖形有三個界限：頂部、底部、側(cè)邊，而某一特征在左側(cè)或右側(cè)并不十分影響圖形之描述。幼兒和動物學(xué)習(xí)辨認(rèn)圖形和它的鏡像十分困難，但他們卻能清楚的分別圖形和它的倒像。和上述分析有關(guān)的一樁事實是：對稱圖形通常只有在其對稱軸立于環(huán)境中之垂直方向時才能知覺其對稱（

9、見圖6）。作者等認(rèn)為，能引起對稱知覺的是圖形本身的垂直軸而非網(wǎng)膜映像的垂直軸。沿環(huán)境垂直軸對稱的圖形，如偏頭側(cè)視，仍然會感覺它是對稱的。這說明了，只有圖形相對稱的兩部分平均位于視像空間的兩邊時，才能知覺其對稱。假如一個圖形的描述是根據(jù)頂部、底部、側(cè)邊三個方向，那么這些方向是怎么在圖形中被認(rèn)定呢？人們也許認(rèn)為，一個圖形的頂部是較接近天空、天花板或書頁的上方。在暗室中，觀察者也許必須依賴重力知覺來判斷方位。許多實驗肯定垂直和水平知覺之來源有二；一為來自前庭器（vestibular apparatus）之感覺；如地板壓力、肌肉回饋的重力知覺是。一為得自景像本身之消息。這兩種感覺皆足以影響圖形的知覺形

10、狀。在暗室中，發(fā)亮的圖形轉(zhuǎn)至一個新的方位時，即使觀察者也跟著旋轉(zhuǎn)，他仍然無法認(rèn)出所以然來。此時方位唯一之消息來源是重力。在亮室中，使受試者和圖形保持正立，當(dāng)房室傾斜時，受試者也就認(rèn)不出來了。傾斜之房室產(chǎn)生一個強烈的印像，告知受試者上、下的軸線該在那兒，因而造成對圖形頂部、底部的誤認(rèn)。告訴觀察者圖形被傾斜通常可使他正確的知覺圖形，一些讀者之所以察覺不到本文部分圖形應(yīng)有的怪異，是因為他們已經(jīng)知道這些圖形的方位是錯失的。相反的，告訴觀察者不正確的資料也會發(fā)生很大的影響。將同一個圖形給受試者看兩次，如果第二次告知觀察者，圖形之頂部和環(huán)境之上方不一致時，他所感覺的就和第一次不一樣了。圖形并無兩樣，只是受

11、試者依指示錯認(rèn)了方位。但某些圖形似有內(nèi)含的方位，不論如何呈現(xiàn)，某一區(qū)域總被認(rèn)為是頂部（見圖7），對于這些圖形，不論你怎么轉(zhuǎn)換位置，受試者也不會受影響。若缺乏外在因素，受試者會依自我中心（egocentric）的參考系統(tǒng)來決定圖形之坐標(biāo)。繪于圓形紙片上的圖形，平鋪在地上，這時重力或視覺線索皆指不出其頂部與底部，受試者認(rèn)為圖形之垂直軸和自身之長軸為一致，以其上方之部位為頂部。如果受試者再換個方向去觀察的話，就認(rèn)不出來了。故自我中心參考標(biāo)準(zhǔn)和其它認(rèn)明方位的標(biāo)準(zhǔn)有同樣的效用?，F(xiàn)在有一個和前述不符的例子。一個人側(cè)臥看書，他把書本傾倒而非保持對環(huán)境之正立，如果不傾斜書本，網(wǎng)膜印像就會發(fā)生偏差，閱讀便有困難

12、。當(dāng)一個人把頭擺在兩腿當(dāng)中往后看環(huán)境中正立的書刊或照片時，所發(fā)生的困難和頭部不動、圖片顛倒時是一樣的。對一幅正立的圖形，即使觀察者倒著頭看，仍然可認(rèn)出它是正立的；反之，如果圖形是倒立的，那么觀察者倒著頭看時，也會感覺它是倒的。因此，在這種情形下，認(rèn)出或認(rèn)不出，取決于網(wǎng)膜映像的方位而非環(huán)境的方位。陶勒斯等人（R.Thouless et al）用曖昧圖形所作的實驗支持網(wǎng)膜方位在圖形辨認(rèn)中扮演一角色的看法。史坦飛（Steinfeld）和作者證實，對正立字體和面孔之辨認(rèn)隨身體傾斜角加大而降低（見圖8）。對于物像的辨認(rèn)，與網(wǎng)膜映像方位錯失的角度成反函數(shù)。我們說過，方位錯失的角度和辨認(rèn)之間的關(guān)系并不成正比

13、例，也就是說，影響辨認(rèn)最具效用的是45度至90度的轉(zhuǎn)換，而非180度的轉(zhuǎn)換。所有這些實驗總結(jié)如下：方位錯失的知覺包含了兩個不同的因素：即方位認(rèn)定及網(wǎng)膜映像。偏著頭看一物體時，我們會自動補償頭部傾斜所造成之結(jié)果，就如同補償遠(yuǎn)處物體大小一般。遠(yuǎn)處的物體在網(wǎng)膜上的映像比它在近處時的映像小得多，但在知覺上其差異就沒有那么顯著了；因為物體的距離知覺多少修正了大小的知覺，這就是大小恒常性（size constancy）。同理，暗室中正立的亮線給斜著身子的人觀察，雖然網(wǎng)膜映像是傾斜的，但經(jīng)過修正后便產(chǎn)生了垂直的知覺，這個現(xiàn)像可稱之為方位恒常性（orientation constancy）。我們傾斜頭部看正立

14、圖形之知覺過程可分析如下：首先映在網(wǎng)膜上的是一特定位向的圖形，知覺系統(tǒng)根據(jù)自我中心參考系統(tǒng)之標(biāo)準(zhǔn)將網(wǎng)膜映像輸入，因為原始之方位知覺得自網(wǎng)膜方位。例如：當(dāng)偏著頭看一正方形時，會產(chǎn)生一菱形的網(wǎng)膜映像，在修正錯失以前，很短的時間內(nèi)我們當(dāng)可知覺查到一菱形的存在，但是緊接著頭部的位置被考慮而修正了原先的知覺，圖形真正的頂部被認(rèn)定是一個邊而非一個角，最后得到一正方形的知覺。這種修正過程通常極為迅速而易行。對于圖形的描述，受試者需用圖形真正的頂部、底部、側(cè)邊來設(shè)想或觀看它，而非用網(wǎng)膜映像之頂部及底部去辨認(rèn)圖形。簡單的圖形很容易修正錯失之方位，偏著頭去認(rèn)正立的英文字母并不難，但仍會有奇異的感覺。這種奇異的感覺

15、肇因于兩個系統(tǒng)，換言之，即根據(jù)網(wǎng)膜自我中心方位所產(chǎn)生的未修正知覺及根據(jù)環(huán)境方位所產(chǎn)生的已修正知覺。因為第一種知覺產(chǎn)生了不熟悉之圖形，所以偏著頭認(rèn)英文字母時有種奇異的感覺。當(dāng)更復(fù)雜的圖形發(fā)生方位錯失（如一個印反的單字）而需要修正時，修正系統(tǒng)就可能不勝負(fù)荷了。當(dāng)然，如果觀察者有足夠的時間，辨認(rèn)全句還是不成問題的，但它看起來永遠(yuǎn)不似正立的順眼；因為當(dāng)一個字母在修正時，余下之字母的知覺仍是錯誤的。何況顛倒的單字改變了由左而右之順序，使得辨認(rèn)更加困難。如果把草書反過來看，那就更難認(rèn)了，因為顛倒的字母中，有的看起來很像其它字母的正立字體；更進(jìn)一步說，由于字母與字母間互相牽連，各個字母間的界限就更不易分清（

16、圖9）。當(dāng)然，如果把各個字母分開，認(rèn)起來就容易的多。假如一個倒印的字母看起來像正立者時，正立字體的穩(wěn)定印象會阻斷修正過程。這種正立圖像的優(yōu)勢性，適足以說明，為何我們觀看雙面人的圖形時，只見其正立圖像而未見其倒立圖像的道理（圖10）。我們看反過來的人像時，也有這種不勝負(fù)荷的感覺；一個面孔包含許多特征，它們需適當(dāng)?shù)闹X才能得其全貌，當(dāng)注意力集中修正某一特征時，其它特征仍以顛倒之網(wǎng)膜像為準(zhǔn)。況且修正時各特質(zhì)間的關(guān)系也十分重要，但這些關(guān)系太多，使修正系統(tǒng)無能為力。作者等用一個實驗測定下述假設(shè)：修正的困難是因圖形的成分太多而起。拿一個四邊形，讓受試者以正立的姿勢觀看，這個四邊形稱為目標(biāo)圖形（target

17、 figure）。然后呈現(xiàn)許多張印有四個四邊形的卡片（圖11），每張給受試者看一秒鐘，讓受試者說明目標(biāo)圖形是否在卡片上，但是只有和目標(biāo)圖形的形狀及方位相同之圖形才能算數(shù)?？ㄆ嫌幸恍y試圖形（test figure）和目標(biāo)圖形形狀相同，但轉(zhuǎn)了180度。實驗時，受試者之半數(shù)頭部保持原來的正常位置，另一半頭頂朝下。作者等認(rèn)為：頭朝下的受試者，在允許的時間內(nèi)無法修正四個試驗圖形，兩組受試者觀察到同樣多的單位，但頭頂向下者則不需做修正工作。因此預(yù)期的結(jié)果是：頭頂朝下的受試者，通常認(rèn)不出目標(biāo)圖形，并把不正確之圖形認(rèn)做目標(biāo)圖形。實際的結(jié)果正符合此一預(yù)測。當(dāng)許多成分需要修正時，網(wǎng)膜上的方位錯失對辨認(rèn)有不良的

18、影響。頭部位置正常者認(rèn)出目標(biāo)圖形數(shù)目為頭頂朝下者之二倍。如前所言，看到在網(wǎng)膜上錯失方位的圖形時，辨認(rèn)的難度隨錯失程度而增加。這和修正過程的本質(zhì)有關(guān)；受試者需抑制網(wǎng)膜正立像的知覺，而用修正知覺去體認(rèn)，因此他需要想象：如果圖形對自己是正立時將會如何？把自己轉(zhuǎn)動的和圖形方位一致時又將如何？這種心理上的旋轉(zhuǎn)過程，需把角度變化的程序轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X，故變化角度越大，辨認(rèn)起來就越困難。兩歲到五歲的小孩對圖形方位似乎瞢然無知，他們倒著看圖畫書依然能自得其樂。因此有些心理學(xué)家認(rèn)為小孩是不知方位的。但最近的實驗顯示：小孩并非在每一方位上都能同樣的認(rèn)出圖形；看過的圖形以新的方位呈現(xiàn)時，他們辨認(rèn)上的困難比起成人來可說有過之而無不及。小孩之所以常把圖畫拿倒了，也許因為他們還不知道注意方位，也不知道注意方位能使知覺改善。當(dāng)他們開始識