Optinė Mėnulio iliuzija

Ar kada nors pasidomėjote, kodėl horizonte esantis Mėnulis atrodo toks didelis? Jei taip, tuomet jūs ne vieni. „Didėjantis Mėnulis“ gali būti žinomiausia žmonijos optinė iliuzija, kurią išaiškinti žmonės mėgino tūkstančius metų.

Apie iliuziją diskutavo dar babiloniečiai ir senovės graikai.

Mes žinome, kad Mėnulis nepakyla nė kiek aukščiau, kai jis yra prie horizonto – taip tik atrodo mums. Nepaisant žinojimo, mes vis dar nesuprantame, kodėl mūsų smegenys suvokia Mėnulį didesnį, kai jis yra netoli horizonto, rašo Vox.com.

Nepaisant žinojimo, mes vis dar nesuprantame, kodėl mūsų smegenys suvokia Mėnulį didesnį, kai jis yra netoli horizonto.

„Žmonės ieško paprasto, lengvai suprantamo atsakymo, – sako fizikas Donaldas Simanekas, kuris ilgą laiką tyrinėjo Mėnulio iliuziją. – Tačiau atsakymas slypi žmogaus smegenų funkcionavime, kurį mes tik labai menkai suvokiame.“

Visai neseniai kai kurie neuromokslininkai, siekdami suprasti, kas vyksta, ėmė vykdyti tyrimus magnetinio rezonanso aparatu (MRI). Nors jų darbas neišsprendė Mėnulio iliuzijos, jis leido geriau suvokti reiškinį ir netgi šiek tiek suprasti apie procesus, kuriuos smegenys naudoja interpretuodamos vizualinę informaciją.

Mėnulio iliuzija žmones glumino tūkstančius metų

Aristotelis manė, kad Žemės atmosfera padidindavo Mėnulį tuomet, kai jis būdavo netoli horizonto ir dėl to jis mums atrodydavo didelis. Tačiau dabar žinome, kad jis buvo neteisus. Išsisklaidymo efektas atmosferoje kartais nulemia, kad Mėnulis atrodo raudonas arba oranžinis, tačiau tai nekeičia Mėnulio dydžio.

Naudodami instrumentą, vadinamą teodolitu, astronomai gali nustatyti Mėnulio dydį danguje. Vidutiniškai jis sudaro 0,52 laipsnio – tik labai maža dalis 360 laipsnių viso mūsų dangaus – ir per naktį beveik nesikeičia.

Nors pilnatis gali skirtis dydžiu, nes skiriasi Mėnulio ciklai, (Mėnulio orbita aplink Žemę yra šiek tiek elipsinė, taigi jis prie mūsų priartėja arba atitolsta), Mėnulis užima maždaug tiek pat vietos, kad ir kurioje vietoje bebūtų.

Tai galite pamatuoti patys, paėmę į ištiestas rankas liniuotę ir skaičiuodami centimetrus – skirtingu nakties metu Mėnulis bus tokio pat dydžio.

Kylančio Mėnulio nuotraukų analizė taip pat rodo, kad jis nesikeičia.

Tiesą sakant, ligšioliniai tyrimai rodo visai priešingą dalyką nei mato mūsų akys – Žemės palydovas yra vos mažesnis tik tuomet, kai yra prie horizonto. Tada jis mažesnis vos 2 procentais. Taip yra todėl, kad tuo metu jis yra šiek tiek nutolęs nuo mūsų.

Kai Mėnulis yra tiesiai priešais mus, mes matome atstumą tarp Žemės ir Mėnulio, o kai jis yra horizonte, papildomai prisideda ir Žemės spindulys.

Bobo Kingo iliustr. Mėnulio horizonte ir Mėnulio zenite palyginimas

Taigi Aristotelis nebuvo teisus. Nesenas MRI tyrimas tai patvirtino laboratorijoje, pritaikius optinę iliuziją, ir nustatė, kad objektas, kuris buvo suvokiamas kaip didesnis ir esantis toliau, aktyvavo didesnę smegenų žemėlapio dalį negu suvokiamas kaip esantis arčiau ir mažesnis, nors abu jie buvo vienodo dydžio.

Scotto O Murray'aus iliustr. Optinė kamuolių iliuzija

Kairėje esantis objektas (visai kaip Mėnulis horizonte) nėra didesnis, tačiau mūsų smegenys jį suvokia kaip didesnį.

Kodėl Mėnulio matymas horizonte gali apgauti mūsų smegenis?

Jei mes horizonte esantį Mėnulį suvokiame kaip esantį toliau negu viršuje danguje, tas pats mechanizmas gali paskatinti galvoti, kad Mėnulis yra didesnis negu atrodo iš tikrųjų.

Nuo Aristotelio laikų žmonės galvojo dešimtis hipotezių. Pati iškiliausia susijusi su tuo, kaip mūsų smegenys nustato objektų dydį skirtingais atstumais.

Mūsų smegenys kažkaip kompensuoja matomus atstumus. Pavyzdžiui, jei automobilis nutolsta nuo mūsų matymo lauko, jos užimamas plotas jūsų regėjimo lauke vis mažėja, tačiau pats automobilis nesusitraukia. Mūsų smegenys suderina atstumą su menamu dydžiu taip, kad automobilis atrodytų tokio pat dydžio tuomet, kai jis tolsta.

Šis mechanizmas tampa sudėtingas, kai žiūrime į labai toli nuo mūsų esančius objektus, nes negalima apskaičiuoti jų apytikslio dydžio. Taigi jei mes horizonte esantį Mėnulį suvokiame kaip esantį toliau negu viršuje danguje, tas pats mechanizmas gali paskatinti galvoti, kad Mėnulis yra didesnis negu atrodo iš tikrųjų.

„Jeigu manote, kad atstumas tarp jūsų ir Mėnulio yra didesnis negu jums atrodo, smegenys atlieka skaičiavimus ir nusprendžia, kad objektas taip pat turėtų būti didesnis, jog tilptų į tą pačią erdvę“, – sako Vokietijos neuromokslininkas Ralphas Weidneris, kuris neseniai atliko MRI tyrimus.

Jeigu manote, kad atstumas tarp jūsų ir Mėnulio yra didesnis negu jums atrodo, smegenys atlieka skaičiavimus ir nusprendžia, kad objektas taip pat turėtų būti didesnis, jog tilptų į tą pačią erdvę.

Iki šiol buvo keletas hipotezių, aiškinančių, kodėl Mėnulis mums atrodo didesnis horizonte nei kitur. Kai kurios jų aiškina, jog taip yra todėl, kad mes dangų suvokiame kaip suplotą kupolą, o ne tolygią hemisferą.

Kiti sako, kad taip yra todėl, jog kai mes žiūrime į horizontą, fone yra didesnių objektų (kalnų, laukų).

„Mes nelabai gerai gebame apskaičiuoti atstumą horizonte, taigi turime pasitikėti savo sukaupta patirtimi – savo žiniomis, apie tai, koks didelis yra kalnas, sako Simanekas. – Žinome, kad kalnas yra didelis, taigi horizontas turėtų būti labai nutolęs.“

Kad ir kaip būtų, su šiuo paaiškinimu yra didelių problemų. Kai paklausiate žmonių apie didelį Mėnulį horizonte, jie sako, kad Mėnulis atrodo didesnis nei įprastai, o ne kad yra toliau. Taigi jeigu smegenų kompensavimo didesniems nuotoliams teorija būtų teisinga, reikėtų tikėtis, kad žmonės sakytų priešingai – jog jis atrodo esantis toliau.

Naujas MRI paaiškinimas

Neseniai mokslininkai pateikė atnaujinimą šio paaiškinimo versiją. Šis paaiškinimas remiasi nesenu neuromokslininkų tyrimu, kad mūsų smegenys turi dvi esmines vizualinės informacijos apdorojimo sistemas: viena jų nustato, į kokius objektus žiūrite (ventralinio srauto), o kita (nugaros srauto) – jų buvimo vietą. Kiekviena jų reaguoja į skirtingas smegenų zonas.

Naujoji teorija aiškina, kad šios sistemos dirba kartu ir sukuria Mėnulio iliuziją. Ventralinio srauto dalis atlieka procesą, apibūdintą ankstesniame pavyzdyje – mato, kad Mėnulis yra labai toli, taigi jį pakeičia ir padaro taip, šis jis atrodytų didelis.

O nugaros srautas nustato, kur Mėnulis yra. Smegenys tarsi galvoja: „Mėnulis yra didesnis negu įprastai, taigi jis turi būti arčiau“.

R. Weidneris atliko tyrimą, kur žmonėms davė 3D akinius ir rodė Mėnulio bei kitas panašias optines iliuzijas.

Jose ratas atrodo taip, tarsi artėtų arba toltų, tačiau visuomet užima tokią pat dalį žmogaus matymo lauko.

Abiem atvejais mokslininkai pastebėjo suaktyvėjimą tose pačiose ventralinėse žmonių smegenų srityse, palyginus su kontroline grupe, kuri nematė jokių iliuzijų. Tai dar nėra tvirtas įrodymas, kad Mėnulio iliuzija gali būti paaiškinta nuotolio – dydžio efektu, tačiau rodo, kad tai turi įtakos.

Daug kitų iliuzijos paaiškinimo būdų

Yra ir daug kitų iliuzijos paaiškinimo būdų ir mokslininkai vis dar tęsia debatus, kurie iš jų patys įtikinamiausi.

Viena hipotezė teigia, kad kai Mėnulis yra horizonte, jį supa gerokai mažesni objektai, kaip pastatai ar medžiai. Taigi šalia esantys objektai atrodo mažesni. O kai Mėnulis yra danguje, jį supa vien tik tamsa ir dėl to jis atrodo mažesnis.

Tokie patys dalykai matomi Ebbinghauso iliuzijoje – oranžinis apskritimas dešinėje atrodo didesnis, nors abu oranžiniai apskritimai yra tokio pat dydžio.

Vikipedijos nuotr. Ebbinghauso iliuzija

(Kairysis kamuoliukas atrdo mažesnis, nors abu jie vienodo dydžio)

Tačiau problema ta, kad Mėnulio iliuzija matoma ir tuomet, kai aplink jį nėra mažesnių objektų – lėktuvų pilotai taip pat sako horizonte matantys milžinišką Mėnulį. Kad ir kaip būtų, ši Ebbinghauso iliuzija gali prisidėti prie optinės Mėnulio iliuzijos sukėlimo.

Kiti sako, kad Mėnulio iliuziją gali sukelti mūsų akių dėmesio sutelkimo skirtumai į objektus, esančius skirtingame nuotolyje. Jeigu mūsų akys sutelkia dėmesį į vietą, esančią arčiau nei nagrinėjamas objektas, mums objektas gali atrodyti mažesnis (šis reiškinys dar žinomas kaip mikropsijos efektas).

Ir priešingai – kai Mėnulis yra horizonte, visi kalnai ir pastatai primena, kad reikėtų dėmesį sufokusuoti keliais metrais toliau, iš dalies eliminuojant mikropsijos efektą.Pavyzdžiui, kai Mėnulis yra aukštai danguje, nėra objektų, kurie galėtų pasitarnauti kaip nuorodos. Tokiu atveju mūsų akys susifokusuoja į keliais metrais toliau esančią erdvę. Todėl Mėnulis atrodo mažesnis.

Vis dėlto, Simanekas ir kiti mokslininkai sako, kad ir ši hipotezė gali atsakymą paaiškinti tik iš dalies.

Įdomiausia tai, kad optinė Mėnulio iliuzija, kuri buvo žinoma tūkstančius metų, dar ir dabar nėra paaiškinta. Net ir Weidneris, kurio nesenas darbas su MRI pateikia vieną iš atsakymo variantų, sako: „Nė vienas iš iki šiol gautų paaiškinimų dar nėra galutinis.“