物理爱好者

漫步云涧

在很快动作时候的视觉







　　前面我们已经说过，同一个物体的不同形象很快交替地映人眼帘，就会产生立体的感觉。
　　于是发生了一个问题：这种立体感觉的产生，是只限于不动的眼睛接受到交替着的形象的时候，还是在反过来的情形也可以产生同样的效果，就是形象不动，看这形象的眼睛却很快地移动？

　　这一点，大家一定请到，就是在这情形下一样可以得到立体的效果。大概许多读者一定曾经发现到，从行驶的火车里拍摄的电影画面会给人一种不寻常的立体感觉，并不比实体镜里看到的差。当我们乘火车或汽车很快行驶的时候，如果适当注意我们看到的视觉上的印象，也能够直接证明这一点：这样观察的风景，会使你有立体的、远近分明的感觉。我们知道，一只不动的眼睛看东西的时候只能够分辨450米以内物体的远近，而在车上看的时候，这个距离的限度会显著增加，可以比450米远很多。

　　我们从行驶很快的车窗口望出去，看到外面的风景觉得很生动，不正就是这个原因吗？从车窗口望出去，远的地方仿佛正在后退，我们从那四围伸展得很远的地平线能够清楚地看得出大自然的宏伟。当我们乘着行驶很快的汽车驶过树林的时候，也由于同一个理由，我们觉得每一株树、每一根树枝、每一片树叶都显得很突出，分得清清楚楚的，而不是混在一起，像一个固定不动的观察的人所看到的那样。当我们的汽车在山地上沿着公路很快行驶的时候，我们的眼睛也能够直接看出整个地面的起伏，山和谷也显得格外高低分明。这一切，独眼的人也都可以看到，这些对他们简直是完全新鲜、从来没有见过的。我们已经指出，要得到立体的视觉，完全不像一般人所想象的那样，一定要用两只眼睛来看，这种立体视觉也可以用一只眼睛得到，只要有不同的画面用足够的速度交替着就行。

　　要证明方才所说的很容易，只要你坐在火车或汽车里看外面的时候多注意一点就行了。这时候你可能发现另外一个现象，这个现象人们早在100年前就已经知道（但是，已经忘了的东西也不妨算是新的）：在车窗近旁很快闪过的物体仿佛缩小了一般。这个事实跟实体观察法很少有关系，这只是因为我们看见这么快闪过的物体，就错误地认为它离我们很近罢了；因为我们知道，放得近的物体，我们看起来有多大，它的实际大小也差不多，放得远的物体，我们看起来不大，实际上要比看到的大，因此我们平常判断一个物体大小，常常不自觉地把这一点估计进去了。这个解释是赫尔姆霍茨提出来的。

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通过颜色眼镜








　　假如你通过红色玻璃去看写在白底上的红字，你会只看到一片红色，别的什么也看不见，什么字迹都不可能看见，因为红颜色的字迹和同样红色的底子融在一起了。但是如果经过红玻璃去看写在白底上的灰色字迹，你就会看到红色底子上的黑色字迹。为什么是黑色字迹，这一点很容易明了：红色玻璃不让灰色光线通过（正因为它只让红色光线通过，因此它才是红色的）；因此在灰色字迹的地方，你应该看到那里没有光，也就是说，看到了黑色的线纹。

　　所谓“凸雕”的作用，就是根据颜色玻璃的这个性质的（凸雕画是用特别方法印制出来的，有跟实体照片相同的效果）。在凸雕画上，左右两眼所看到的两个形象是重叠地印在一起的，两个形象的颜色不同：一个灰色，一个红色。

　　要从这两个颜色形象看到一个黑色立体形象，只要戴上颜色眼镜去看就可以了。右眼通过眼镜的红玻璃，只看到灰色的形象，就是只看到右眼应该看到的那个形象（当然右眼所看到的是黑色而不是灰色的）；左眼呢，通过灰色的玻璃也只看到这只眼睛应该看到的红色的形象。每只眼睛只能看到一种形象──它应该看到的形象。这样一来，我们又有了跟实体镜相同的条件，因此结果也应该相同，得到立体的形象了

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“影子的奇迹”

电影院里时常可以看到的“影子的奇迹”，也是根据方才所说的原理来的。所谓“影子的奇迹”，就是在走动着的人映在银幕上的影子会给观众（戴有双色眼镜的观众）提供立体形象，仿佛从银幕前面凸出来了一般。这也是利用两种颜色所起的实体的效果。如果我们要把某一个物体的影子凸出在银幕上，就把这个物体放在银幕和两个并列光源──红绿两色──中间。于是银幕上就得到两个颜色的影子──一个红色，一个绿色，有一部分互相重叠。观众呢，是透过两片颜色玻璃（红绿两色）的眼镜向这两个影子望去，而不是直接用眼睛去看的。 　　我们方才讲过，在这种情形下，就会看到形象仿佛从银幕平面上向前凸了出来一般。这种“影子的奇迹”非常好看，有时候就好像一件东西丢出来，正向观众飞过来似的；或是，一只巨大的蜘蛛正在空中向观众走来，使得观众不由惊呼起来，习惯地掉转头去。 　　这儿整个“机关”是非常简单的，看图125就可以明白了。图上左侧表示红绿两灯，P，Q是放在灯和银幕中间的物体；旁边注有“红”、“绿”字样的p和q表示这两个物体射在屏幕上的颜色的影子，Pl和Ql表示看的人通过红绿两玻璃片能够看见这两个物体的位置。当幕后做道具用的“蜘蛛”从Q移到P点的时候，看的人就会觉得它仿佛从Ql爬到Pl一样。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　一般说来，那物体在幕后向光源接近，使得幕上的影子放大，就会使有的人产生一个错觉，仿佛这物体从银幕向看的人走来。看的人感到物体仿佛从银幕向他飞去，实际上恰好是依相反方向──从银幕向光源──在移动的。

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颜色的意外变化







　　有一个“趣味科学宫”里面，有一套实验极受观众欢迎，把这套实验在这里提出来，应该是很合适的。一个大房间的角落里，有跟大客厅里一般的陈设。在那里你可以看见罩有暗橙色布套的木器，覆着绿色台布的桌子；桌上是盛着红色果子汁和花朵的玻璃瓶；书架上排满了书，书脊上有各种颜色的字。起初，这一切都是在白色灯光下的，接着，旋动了开关，白色灯光变成红色。这使得客厅里起了意想不到的变化：木器变成玫瑰色的了；绿色的台布变成了暗紫色；瓶里的果子汁变成跟清水一般没有颜色了；花朵也全变了颜色，变成了另外一种花了；书脊上的字呢，连痕迹也不留地消失了……继续旋动开关，室内就充满了绿色的灯光，于是整个客厅的陈设又变得使你认不得了。

　　这些有趣的变化可以很好地说明物体色彩的理论。这理论基本的一点就是，物体表面的颜色总不是它所吸收的光线的那种颜色，而是它所反射的光线的颜色，也就是投向看的人的眼里的那个光线的颜色。这情形可以归纳成这样：

　　“当我们用白色光线照射物体的时候，红色是因为绿色光线被吸收而形成的，绿色是因为红色光线被吸收而形成的，在这两种情形下，其余的颜色是都显现出来的。可见，物体是用不寻常的方法得到它的颜色的：有颜色不是加上什么的结果，而是减去什么的结果。”因此，方才那块绿台布在白色灯光下所以显出绿色，就是因为它能够反射绿色的以及在光谱上跟绿色相近的光线；至于其余的光线，绿色台布只能反射微小的一部分，大部分却给吸收了。假如把红紫两色的混合光线射到这块台布上，这块台布反射的就几乎只是紫色的光线，而把大部分红色光线吸收，因此眼睛就得到暗紫色的感觉。

　　那个客厅里的一切颜色变化，原因大概就是这样。值得怀疑的只有一件事情：为什么那瓶红色的果子汁会在红色灯光下面变成仿佛没有了颜色？这问题的答案，是因为这个瓶下面垫着一块白色的布，这块布铺在绿色的台布上。假如把瓶从白布上拿下来，那么就会发现，在红色光线下面，瓶里的液体不是没有颜色，而是红色的了。这液体只在跟白布放在一起的时候才会显得没有颜色，原因是白布在红色灯光下面变成了红颜色，但我们由于习惯并且由于跟深颜色台布的对比，继续把它认做白色的，而瓶里液体的颜色跟我们认做白色的台布的颜色一样，因此我们会不自觉地把瓶里饮料也看成白色；于是它在我们眼里就已经不是什么红色果子汁，而成了没有颜色的水了。

　　上面这个实验，也可以简化一下：只要找些不同颜色的玻璃片，透过它们去看四周的东西，就可以得到相仿的效果。

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书的高度








　　试请你的朋友用手指在墙壁上指出，他手里拿着的一本书假如齐墙根竖立在地板上的话应该有多高。等他指出之后，你把那本书放到墙根去比一下：书的实际高度竟几乎只有你那朋友所指的一半。

　　假如你不让你的朋友弯下腰去在墙上指出高度，只叫他口头说明这本书应该高到墙上的什么地方，那么这个实验就会得到更好的效果。自然，这实验不只限于拿书来做，也可以用灯泡、呢帽或别的我们平常总是用眼睛平看的东西。

　　这儿发生错觉的原因，是在于我们顺着某一个物体的长度方向望过去，这个长度总会显得短一些。

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钟楼上时钟的大小

方才你的朋友在判断书的高度的时候所造成的错误，我们在确定很高地方的物体的大小的时候也经常会发生。譬如，在我们确定钟楼上时钟大小的时候，得到的错误会特别显著。我们大家自然都知道这种钟是非常大的，但是我们所想象的它的大小，总要比它实际的小。图126是伦敦韦斯敏斯德寺院顶上的时钟钟面卸下到马路上的情形。人跟这只钟相比，简直小得像甲虫一样了。还有，你看到图中那座钟楼，再看马路上的时钟，你一定不肯相信那钟楼上的圆孔会装得进这只时钟的。

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白的和黑的

请从远处向图127望去，告诉我下面的黑点跟上面随便哪一个黑点之间的空隙里，能够容纳得下几个一样大小的黑点──4个呢还是5个？我想你一定会很快回答，放4个太宽，放5个怕又放不下。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　但是，假如我现在告诉你，说那个空隙里一共只能够容纳3个黑点，不能够再多放了，你一定不会相信。那么就请你拿一条纸条或者两脚规去量一下，证明我的话并没有错。 　　这里黑色的一段距离在我们的眼睛里看去觉得比同样长短的白色的一段距离短，这个错觉叫做“光渗现象”。这个现象是由于我们眼睛不够完善所产生的，因为如果把我们的眼睛当作一种光学仪器的话，还不能够百分之百地适应光学的严格要求。眼睛里折射光线的介质在眼球网膜上形成的像的轮廓，比不上在校准得很好的照相机的毛玻璃上所得到的那么清楚：由于所谓“球面像差”作用的结果，在每个光亮的轮廓外面有一圈光亮的镶边围绕着，这镶边就会把这轮廓在眼球网膜上放大，结果使得光亮的部分看起来仿佛比跟它相等的黑色部分大。 　　大诗人歌德，是一个自然现象的精细的观察者（虽然不一定是一个足够深入的理论物理学家），在他的《论颜色的科学》里，写过下面的一段话： 　　深颜色的东西看起来要比同样大小的鲜明颜色的东西小。假如把画在黑色背景上的白圆点跟画在白色背景上的同样大小的黑圆点同时放在一起看，会觉得黑圆点要比白圆点小1／5。假如把黑圆点适当地放大，那么两种四点看起来就仿佛相等了。一弯新月看起来仿佛是比月面的阴暗部分（有时候它是可以看得出的） 　　有更大直径的圆的一部分。穿深色衣服的人，要比他穿鲜明颜色衣服的时候显得瘦些。从门框后面看一盏灯，可以看到正对那灯的门框旁边仿佛缺了一些。放在烛光前面的一把尺，在正对烛光的地方显出有一个凹痕。日出和日落的时候，地平线上都仿佛有一个凹陷似的。 　　歌德的这些观察，大体上都是正确的，只有一点，就是白圆点并不一定比黑圆点大几分之几。这个差数是随着我们看这两个圆点的距离的增加而提高的。下面我们就可以明白为什么是这样的了。 　　试把图127移得远些，那么你所得到的错觉也就更加厉害，更加惊人，这个解释是那镶边的宽度总是不变的；因此，假如它在近距离的时候把光亮部分加宽了10％，那么在远距离的地方当形象的本身减小了的时候，这加宽的就不只是10％，而会是加宽了300或500了。我们眼睛的这个特点，一般还解释了图128的那个奇怪的性质。这个图当你近看的时候，看见的是黑色背景上的许多白圆点。但是如果你把书移到比较远的地方，从2～3步远的地方，或者，假如你的视力好的话，就从6～8步远的地方向它望去，这图就完全变了一个样子：你看到的已经不是白圆点，而是像蜂房一样的白色的六角形了。 　 　　有人把这个错觉用光渗现象来解释；但当我发现，虽然光渗现象不会把黑圆点放大，只会缩小，可是白底上的黑圆点从远地方看仍旧会像六角形（图129），这个说法就不能使我满意了。我们应该说，关于视觉上的错觉，现在所有的解释都不能够认为是十分完备的，许多错觉甚至到现在还没有找到它的解释。