Введение
Оптическая иллюзия
Комната Эймса — это искажённая комната, создающая оптическую иллюзию. Вероятно, под влиянием работ Германа Гельмгольца, она была изобретена американским учёным Адельбертом Эймсом-младшим в 1946 году и построена в следующем году.
Использование и эффект
Комната Эймса рассматривается одним глазом через смотровое отверстие. Через смотровое отверстие комната кажется обычной прямоугольной комнатой с вертикальной задней стеной, расположенной под прямым углом к линии взгляда наблюдателя, двумя вертикальными боковыми стенами, параллельными друг другу, и горизонтальным полом и потолком. Наблюдатель увидит, что взрослый человек, стоящий в одном углу комнаты у задней стены, кажется гигантом, а другой взрослый человек, стоящий в противоположном углу у задней стены, кажется карликом. Взрослый человек, который перемещается из одного угла комнаты в другой, кажется резко меняющимся в размерах.
Пояснение
Истинная форма комнаты – это неправильный гексаэдр: в зависимости от конструкции комнаты, все поверхности могут быть правильными или неправильными четырёхугольниками, так что один угол комнаты находится дальше от наблюдателя, чем другой. Иллюзия обычной комнаты возникает из-за того, что большая часть информации об истинной форме комнаты не достигает глаза наблюдателя. Геометрия комнаты тщательно разработана с использованием перспективы, так что изображение, проецируемое на сетчатку глаза наблюдателя, такое же, как и в обычной комнате. Как только наблюдателю не дают воспринимать истинное расположение частей комнаты, возникает иллюзия, что это обычная комната. Один из ключевых аспектов, препятствующих наблюдателю воспринимать истинную форму комнаты, – это смотровое отверстие. Оно имеет как минимум три последствия: оно вынуждает наблюдателя находиться в том месте, где изображение, проецируемое в глаз, соответствует обычной комнате. С любой другой позиции наблюдатель увидел бы истинную форму комнаты. Оно вынуждает наблюдателя смотреть в комнату одним глазом, лишая его какой-либо информации о реальной форме комнаты, которую мог бы предоставить стереопсис, требующий двух глаз. Оно препятствует перемещению наблюдателя в другую позицию, чтобы получить информацию об истинной форме комнаты посредством параллакса движения. Другие источники информации об истинной форме комнаты также удалены её создателем. Например, при стратегическом освещении истинный дальний угол выглядит таким же ярким, как и истинный ближний угол. В качестве другого примера, узоры на стенах (например, окна) и на полу (например, черно-белая шахматная доска) могут быть согласованы с иллюзорной геометрией. Иллюзия достаточно сильна, чтобы преодолеть другую информацию об истинном расположении объектов в комнате, например, привычный размер. Например, хотя наблюдатель знает, что взрослые примерно одного роста, взрослый, стоящий в истинном ближнем углу, кажется гигантом, а другой взрослый, стоящий в истинном дальнем углу, кажется карликом. В качестве другого примера, хотя наблюдатель знает, что взрослый человек не может менять свой размер, он видит, как взрослый, ходящий туда и обратно между истинными дальним и ближним углами, кажется, растёт и уменьшается. Исследования показали, что иллюзию можно создать без использования стен и потолка; достаточно создать кажущийся горизонт (который в действительности не будет горизонтальным) на подходящем фоне, и глаз полагается на кажущуюся относительную высоту объекта над этим горизонтом.
It forces the observer to be at the location where the image projected into the eye is of an ordinary room. From any other location, the observer would see the room's true shape. It forces the observer to use one eye to look into the room, preventing any information about the real shape of the room from stereopsis, which requires two eyes. It prevents the observer from moving to a different location so as to get any information about the real shape of the room from motion parallax. Other sources of information about the true shape of the room are also removed by its designer. For example, by strategic lighting, the true far corner is as bright as the true near corner. For another example, patterns on the walls (such as windows) and floor (such as a black and white chequerboard of tiles) can be made consistent with its illusory geometry. The illusion is powerful enough to overcome other information about the true locations of objects in the room, such as familiar size. For example, although the observer knows that adults are all about the same size, an adult standing in the true near corner appears to be a giant, while another adult standing in the true far appears to be a dwarf. For another example, although the observer knows that an adult cannot change size, they see an adult who walks back and forth between the true far and true near corners appear to grow and shrink. Studies have shown that the illusion can be created without using walls and a ceiling; it is sufficient to create an apparent horizon (which in reality will not be horizontal) against an appropriate background, and the eye relies on the apparent relative height of an object above that horizon.
Тромп-л'ойл
Комната Эймса имеет своим предшественником, начиная с XV века, направление в искусстве, известное как "trompe l'œil", в котором художник создает иллюзию трехмерного пространства, как правило, на плоской поверхности.
Иллюзия "антигравитации" и гравитационные холмы
В оригинальном дизайне Эймса также была канавка, расположенная таким образом, что мяч в ней, кажется, катится вверх, против силы тяжести. Ричард Грегори считал этот кажущийся эффект "антигравитации" более удивительным, чем кажущиеся изменения размера, хотя сегодня его часто не демонстрируют при экспонировании комнаты Эймса. Грегори предположил, что "магнитные холмы" (также известные как гравитационные холмы) можно объяснить этим принципом. В одном из таких мест в Эйршире (Шотландия), известном как Электрик-Брей, он обнаружил, что ряд деревьев формирует фон, похожий на обстановку в комнате Эймса, из-за чего вода в ручье кажется текущей вверх по склону. Последующие исследования показали, что феномен Хони не является столь надежным, как считалось изначально, и может быть объяснен как половое различие, влияющее на восприятие: женщины интерпретируют более крупное изображение как более значимое или ценное восприятие вещей, чем мужская интерпретация.