Kognitivní iluze
Smyslové informace jsou často nejednoznačné, ale efektivní řízení chování vyžaduje, abychom rychle dospěli k jednoznačným percepčním interpretacím. Za tímto účelem doplňujeme smyslové informace o předchozí znalosti a zkušenosti z podobných situací. Tyto předchozí znalosti si můžeme představit jako předpoklady „nejlepšího odhadu“ o pravděpodobném stavu světa. Tato strategie nás většinou rychle dovede ke správné interpretaci, ale pokud jsou naše předpoklady chybné, bude naše vnímání chybné. Kognitivní iluze jsou často vysvětlovány v termínech takových chybně použitých předpokladů. Termín „kognitivní“ neznamená, že se jedná o vědomě vytvořené předpoklady: jsou zpravidla pod radarem vědomí, hluboce zakořeněné, a dokonce neotřesitelné. To vysvětluje, proč mohou kognitivní iluze neochvějně přetrvávat i poté, co víme, že jsme byli oklamáni. Kognitivní iluze mohou vznikat u jakékoli smyslové modality a u vjemů založených na více modalitách, ale zrak opět poskytuje nepřeberné množství příkladů.
Některé nápadné zrakové iluze jsou výsledkem mechanismů percepční stálosti. Tyto mechanismy stálosti nás obvykle udržují v souladu se skutečnými vlastnostmi objektů bez ohledu na změny podnětů, které nám představují. Přesvědčivým příkladem je stálost světla, kterou dobře ilustruje Adelsonova iluze šachovnice (obr. 4A). Možná se zdráháme přijmout, že dlaždice A a B mají přesně stejný odstín šedé, protože B se nám zdá mnohem světlejší, ale naše vnímání světlosti dlaždice není určeno absolutním množstvím světla, které odráží, ale odhadem toho, jakou část dopadajícího světla odráží. Dlaždice B se zdá být ve stínu, takže vidíme světlou dlaždici, která odráží většinu svého slabého osvětlení. Zdá se, že dlaždice A není ve stínu, takže vidíme tmavou dlaždici, která odráží relativně méně svého silnějšího osvětlení. Podobné úpravy provádíme i pro barvu světelného zdroje, abychom mohli odvodit vlastnosti odrazivosti povrchu objektů ve scéně (stálost barev). Jahody na obr. 4B jsou vykresleny v odstínech šedé, ale my je vidíme jako červené, protože se automaticky přizpůsobujeme zdánlivému modrozelenému osvětlení na obrázku. Takové efekty ilustrují úžasnou schopnost percepčního systému kompenzovat velké rozdíly v podmínkách osvětlení.
Obrázek 4. Na obrázku 4 je vidět, jak je systém vnímání barevný. Iluze vyplývající z percepčních konstant. (A) Šachovnicová iluze ilustrující stálost světla, kterou vytvořil Edward H. Adelson. Dlaždice A se jeví mnohem tmavší než dlaždice B, přestože se jedná o stejné odstíny šedé. Chcete-li si to sami dokázat, podívejte se na https://www.illusionsindex.org/ir/checkershadow nebo https://michaelbach.de/ot/lum-adelsonCheckShadow. (B) Šedé jahody ilustrující stálost barev, vytvořil Akiyoshi Kitaoka. Jahody se zdají být červené, ačkoli jsou vykresleny výhradně v odstínech šedé. (C) „Obrácení stolů“, ilustrující tvarovou stálost, vytvořil Roger N. Shepard. Dvě desky stolů se zdají být tvarově velmi odlišné, ačkoli jedna by ve skutečnosti mohla být položena přesně přes druhou (viz https://michaelbach.de/ot/sze-ShepardTables). (D) Ponzova iluze ilustrující stálost velikosti. Horní vodorovná čára se zdá být delší než spodní čára, ačkoli jsou stejně dlouhé. (E) Varianta Ponzovy iluze, kterou vytvořil Richard Wiseman. Bílé dodávky se zdají být se vzdáleností postupně větší, ačkoli všechny tři jsou v rámci obrazu stejně velké.
Další percepční stálostí je tvarová stálost, která popisuje naši schopnost přizpůsobit se změnám tvaru a velikosti obrazů promítaných do našeho oka, když vidíme objekt z různých úhlů pohledu. Optická projekce kruhové mince na stole před vámi je široká elipsa, ale vaše vnímání kompenzuje předsunutou perspektivu a minci vidíte jako kruh. Stálost tvaru může vyvolat silné iluze, pokud jsou dvourozměrné (ploché) obrazy interpretovány za použití předpokladů vhodných pro pevné objekty. Shepardovy desky stolů na obr. 4C jsou identické rovnoběžníky – jeden by se dal přesně překrýt s druhým, ale protože je interpretujeme jako pevné objekty různě natočené do hloubky, naše vnímání kompenzuje předsunutí délky jednoho stolu a šířky druhého. Výsledkem je, že objektivně stejné desky stolů se nám jeví radikálně odlišné, jedna dlouhá a úzká, druhá krátká a široká (Shepard, 1990).
Jedním z aspektů tvarové stálosti je stálost velikosti, která popisuje tendenci vzdálenějších objektů se ve vnímání zvětšovat. To nám umožňuje vnímat objekty jako relativně stabilní co do velikosti navzdory změnám v pozorovací vzdálenosti. Optický obraz vaší odcházející kamarádky se zmenší na polovinu, když je dvakrát tak daleko, ale vy ji nevnímáte jako zmenšenou; váš vjem jejího zmenšujícího se obrazu se postupně zvětšuje, aby kompenzoval zvětšující se pozorovací vzdálenost. Jedním z dobrých způsobů, jak si uvědomit sílu této změny měřítka vnímání, je dívat se minutu nebo dvě na jasný zdroj světla, například na žárovku lampy. Poté se vám bude zdát, že se na jakýkoli světlý povrch, na který se podíváte, promítá tmavá skvrna (negativní následný obraz světla). Optická velikost tohoto následného obrazu je konstantní a odpovídá části sítnice vystavené silnému světlu, ale jeho vnímaná velikost se dramaticky mění podle vzdálenosti povrchu, na který se díváte. Na bílé kartě, kterou držíte v ruce, bude skvrna vypadat mnohem menší než na vzdálené stěně; můžete dokonce sledovat, jak se zmenšuje a zvětšuje, když kartou pohybujete směrem k obličeji a od něj nebo když jdete směrem ke stěně a od ní.
Stejně jako u Shepardových stolních desek může stálost velikosti vytvářet silné iluze, když plochý obraz interpretujeme, jako by to byla scéna v hloubce. Uvažujme Ponzovu iluzi na obr. 4D, v níž horní linie vypadá delší než (identická) linie pod ní. Hlavním zdrojem tohoto efektu může být to, že sbíhající se postranní čáry vnímáme jako projekci rovnoběžných čar ve světě, jako vlakové koleje vzdalující se do dálky. Horní čára je tedy interpretována jako vzdálenější, takže je percepčně zvětšena, aby se to vyrovnalo. Stejný efekt lze vyvolat na obrázcích reálných scén reprodukcí obrazového prvku z popředí ve větší zdánlivé vzdálenosti; absurdní zvětšení vzdálených bílých dodávek na obr. 4E nám ukazuje, do jaké míry je naše vnímání velikosti běžně škálováno podle vzdálenosti. I v některých reálných scénách může k iluzi velikosti přispívat nesprávná interpretace vzdálenostních signálů. Například Měsíc se může zdát mnohem větší, když je nízko nad obzorem, než když je vysoko na obloze. Tato nebeská iluze mátla lidi po staletí a k jejímu vysvětlení bylo navrženo několik teorií (Ross a Plug, 2002). Jedním z návrhů je, že když je Měsíc na obzoru, obvykle se na obzoru nacházejí zasahující prvky, jako jsou budovy a stromy, které naznačují vzdálenost, takže vnímaná velikost se zvětšuje. Jiný názor je, že když se díváme na Měsíc vysoko na bezobrysové obloze, naše oči mohou ve skutečnosti zaostřit a fixovat na kratší vzdálenost, takže se vnímaná velikost zmenšuje. Zatímco však zdánlivou velikost Měsíce dokážeme snadno zaznamenat, můžeme si méně uvědomovat signály vzdálenosti, které ji ovlivňují. Pokud jsme totiž přímo dotázáni, lidé obecně posuzují Měsíc jako bližší, když je na obzoru, možná s odůvodněním (mylným), že pokud vypadá větší, pak musí být blíže.
U několika z těchto iluzí, zejména když jsme oklamáni obrázky, se zdá být trochu nespravedlivé říci, že se skutečně mýlíme, protože v reálném světě by byl vjem vždy přesný. Dlaždice, která je šedá ve stínu, by skutečně měla světlou barvu povrchu, jahoda, která je šedá v modrozeleném světle, by skutečně byla červeným ovocem a Shepardovy stoly by byly dva zcela odlišně tvarované kusy nábytku. Vzhledem k tomu, že naše vnímací systémy se evolucí a během každého života vyvíjely tak, aby podporovaly zapojení do reálného světa, lze tyto vjemy považovat spíše za úspěchy než za selhání. Jsme optimalizováni k tomu, abychom vnímali povrchové vlastnosti předmětů, nikoliv konkrétní odražené vlnové délky, a abychom chápali tvary pevných předmětů, nikoliv projekce do roviny (což může trvat roky uměleckého výcviku). Pokud se iluze v reálných scénách objeví, je to obvykle proto, že scéna je velmi nepravděpodobná nebo prostě není taková, pro kterou byl náš systém navržen. Například naše sofistikované mechanismy pro posuzování vzdáleností a velikostí selhávají při aplikaci na nebeská tělesa, protože příslušné vzdálenosti a velikosti jsou tak daleko mimo naši zkušenost a protože nezáleží na tom, zda je vnímáme přesně, nebo ne. Lze předpokládat, že nikdo nikdy nezemřel proto, že by špatně odhadl velikost Měsíce.
Jsme-li stvořeni pro aktivní zapojení do pozemského světa pevných objektů, může to vysvětlovat, proč se nemůžeme vyhnout vidění hloubkové interpretace obrazu, pokud je možná, i když víme, že obraz je ve skutečnosti plochý. Jsme tak zvyklí na perspektivu a stínování v umění a na fotografie a video, že snadno zapomínáme, jak pozoruhodné iluze hloubky nám poskytují. Možná hlavním důvodem, proč 3D filmy, které přidávají stereoskopickou hloubku k zážitku z kina, nikdy neuchvátily naši představivost, je to, že tak bohatou hloubku nám poskytují už 2D filmy. Když je sledujeme, náš zrak dělá jen to, co je přirozené (analyzuje hloubkovou strukturu scény), ale s podnětem, který je ve své podstatě velmi nepravděpodobný (ploché zobrazení scény). Tím se opakuje obecnější poznámka o kognitivních iluzích: předpoklady, které naše percepční systémy vytvářejí o pravděpodobných příčinách vjemů, vycházejí ze známého světa pevných objektů, které se chovají (většinou) předvídatelným způsobem. Když se setkáme s nepravděpodobnými situacemi, kde tyto předpoklady neplatí, pak se naše nejlepší odhady mohou mýlit a dojde k iluzorním mylným vjemům.
Za rovinou obrazu mohou některé překvapivé iluze vyvolat nepravděpodobné trojrozměrné struktury, které nás vybízejí k mylné interpretaci jejich tvaru. Několik ďábelsky chytrých konstrukcí vymyslel Adelbert Ames Jr. nejslavnější z nich je místnost, která se při pohledu kukátkem v jedné stěně jeví jako normálně krychlová, ale ve skutečnosti vůbec nemá pravé úhly a je geometricky roztažená tak, že jeden protilehlý roh je mnohem dál od oka než druhý (obr. 5A). Vizuální dojem je takový, že čelní rohy jsou od sebe stejně vzdálené, takže když vidíme člověka přecházet z jedné strany na druhou, nedochází ke změně velikosti a zdá se, že se při tom zvětšuje a zmenšuje. Současným mistrem 3D iluze je matematik Kokichi Sugihara, který kromě jiných neobvyklých objektů sestrojil sadu „svahů podobných magnetům“, po nichž se míčky zdánlivě kutálejí do kopce (obr. 5B) (Sugihara, 2014). Takové pečlivé konstrukce podsouvají naše předpoklady o pravděpodobném tvaru objektů tak silně, že jsme nuceni slevit ze své intuice, že míče se nekutálejí do kopce nebo že lidé zázračně nemění velikost. Tyto efekty nejlépe fungují při pohledu jedním okem – nebo kamerou – z pevné pozice, takže obraz přesně odpovídá záměru iluzionisty a z binokulárního vidění nebo měnícího se úhlu pohledu nejsou k dispozici žádné protichůdné hloubkové signály. Jakmile je divákovi umožněno prozkoumat scénu pohybem, odhalí se skutečná hloubková struktura a kouzlo je prolomeno. Ačkoli jsou tedy tyto iluze trojrozměrné ve své konstrukci, stále nakonec odvozují svůj účinek z plochých obrazových představ, které promítají.
Obrázek 5: Hloubkové iluze. (A) Amesův pokoj v edinburské Camera Obscura a Svět iluzí. (B) Magnetu podobné svahy vytvořené Kogiči Sugiharou, ukazující ideální pohled pro iluzivní efekt, a boční pohled, který odhaluje konstrukci. Úplný efekt lze ocenit při prohlížení https://www.youtube.com/watch?v=hAXm0dIuyug. Další ukázky naleznete na http://www.isc.meiji.ac.jp/∼kokichis/impossiblemotions/impossiblemotionse. (C) Ukázka dutých masek na výstavě Camera Obscura a World of Illusions v Edinburghu, pohled z bočního úhlu. Všimněte si, jak se duté masky zdají být vypouklé a nakloněné směrem k divákovi. Dynamickou ukázku viz https://michaelbach.de/ot/fcs-hollowFace.
Iluze dutých masek je tolerantnější k více úhlům pohledu a také se snadněji nastavuje. Maska viděná zezadu vůbec nevypadá jako dutá, ale jako vypouklá (zakřivená směrem ven) (obr. 5C). Tato iluze obrácení hloubky je poměrně robustní, zejména pokud se díváte s jedním okem zavřeným a s dutou maskou osvětlenou zespodu, takže stíny a světla dopadají stejně jako na vypouklou masku osvětlenou konvenčně shora. I s oběma otevřenýma očima se lze k duté masce přiblížit na vzdálenost přibližně jednoho a půl metru, než binokulární vidění iluzi rozptýlí. Obvykle se uvádí vysvětlení, že na základě předchozích zkušeností máme silné očekávání, že obličeje jsou vypouklé, a proto se držíme této interpretace. Očekávání jsou však jen částí příběhu; je také nutné, aby dostupné smyslové signály ponechávaly prostor pro nejednoznačnost. Proto se iluze zesílí, když se binokulární hloubkové signály sníží (zavřením jednoho oka nebo pohledem z dálky) nebo se přidají zavádějící signály (změnou směru osvětlení). Pokud jsou hloubkové signály dostatečně nejednoznačné, pak lze iluzorní reverzace dosáhnout u mnoha dalších forem, jako jsou duté želé formy nebo drátěné modely geometrických tvarů (např. drátěná krychle). Nicméně tento efekt je nejsilnější u vysoce známých objektů, jako jsou vzpřímené obličeje, u nichž silně očekáváme, že budou konvexní (Hill a Johnston, 2007). Čím silnější jsou naše předchozí očekávání, tím více budou mít tendenci převážit nad smyslovými důkazy a naopak.
Stejně jako naše vnímání vzniká v procesu integrace předchozích očekávání se smyslovými důkazy, tak musíme integrovat důkazy z více smyslových kanálů. Omáčka bublající na vaší pánvi má barvu a strukturu, vydává jemné praskavé zvuky, klade fyzický odpor při míchání a (doufejme) lahodně voní. Tyto smyslové aspekty dohromady vytvářejí jednotný vjemový zážitek z vaření a jsou na sobě více závislé, než si možná myslíte. Tuto vzájemnou závislost lze demonstrovat vytvořením umělého nesouladu mezi smyslovými kanály. Za takových okolností mají informace ze zraku tendenci dominovat nad ostatními smysly. Břichomluvectví je známé jako „házení hlasem“, protože břichomluvec vytváří dojem, že jeho vlastní hlas pochází z jiného místa, ale trik spočívá především v přesné kontrole toho, co diváci vidí. Břichomluvec skrývá své vlastní mluvní pohyby, zatímco spolu s řečí pohybuje figurínou úst, aby naznačil alternativní zdroj, na který se dívá, jako by to byla mluvící osoba. I bez takto propracovaného klamu automaticky lokalizujeme hlasy ve filmech k hercům, přestože zvukový systém může být vzdálen několik metrů od plátna.
Vizuální informace mohou způsobit víc než jen posun vnímané polohy hlasu, mohou přetvořit zvuky řeči, které slyšíme. Při McGurkově efektu slyšíme zvukovou nahrávku osoby, která opakuje slabiku „ba-ba“, doprovázenou synchronizovaným videozáznamem osoby, která vyslovuje slabiku s jinou počáteční souhláskou (např. „da-da“, „va-va“).3 Slabiky, které slyšíme, závisí na pohybech řeči, které vidíme, a náš sluchový vjem se přepíná z „ba“ na „da“ a „va“, když je stejná zvuková nahrávka spojena s různými videozáznamy. Zrak může také měnit naše chuťové dojmy, a proto je vzhled pokrmu tak nedílnou součástí zážitku z jídla. Uvádí se, že zelenina chutná čerstvěji, pokud je živěji zbarvená, a jablečný džus chutná po malinách, pokud je do něj přidáno červené barvivo bez chuti. Stejné červené barvivo, pokud se přidá do bílého vína, může zmást odborné degustátory, kteří uvádějí chuťové tóny typické pro červené víno (Spence, 2010). Podobně může být náš smysl pro rovnováhu doslova rozkolísán zrakem: pokud jsme umístěni do „houpací místnosti“, v níž stojíme na pevné podlaze a stěny se kolem nás mírně houpají, budeme mít pocit, že padáme směrem k blížící se stěně, a korektně se nakloníme dozadu, abychom to vyrovnali (a mladší děti obvykle upadnou) (Lee a Aronson, 1974).
Multisenzorické iluze se netýkají jen zraku. Iluze pergamenové kůže popisuje zneklidňující účinek, který může mít zvuk na náš hmat. Pokud si třeme ruce o sebe a slyšíme zvuk, který vydávají, přenášený přes sluchátka, ale remixovaný tak, aby zdůrazňoval vysoké frekvence, naše ruce budou suché a šupinaté. Stejná zvuková úprava má příjemnější účinky na zážitek z konzumace chipsů, které hodnotíme jako čerstvější a křupavější, když při jejich kousání slyšíme více vysokých frekvencí. Tyto efekty vznikají proto, že při dosahování interpretace jakékoli události náš percepční systém integruje důkazy ze všech dostupných smyslových zdrojů a také čerpá z předchozích znalostí o tom, co je nejpravděpodobnější. Pokud se McGurkův efekt nebo iluze pergamenové kůže zdají překvapivé, je to především kvůli mylné představě, že naše smysly jsou oddělené a odlišné, a nikoliv bohatě propojené ve zkušenosti. Stejně jako u jiných kognitivních iluzí je sporné, zda je spravedlivé považovat tyto multisenzorické efekty za selhání vnímání, když jsou ve skutečnosti spíše dobrým odhadem celkového vzorce stimulace.
Jednou z multisenzorických iluzí, která zaujala mnoho badatelů, je iluze gumové ruky (Botvinick a Cohen, 1998). Osoba sedí před atrapou ruky, kterou experimentátor hladí a pobízí. Druhá ruka experimentátora provádí synchronizovanou sérii úderů a šťouchanců do skutečné ruky osoby, která je skryta za zakrývací obrazovkou. Osoba tak vidí vzor dotyků na atrapě ruky a zároveň cítí odpovídající doteky. Ví, že ruka je falešná, a přesto se nemůže zbavit dojmu, že je nějakým způsobem součástí jeho těla; shoda zraku a hmatu je příliš nepravděpodobná na to, aby se dala interpretovat jinak. Živost této iluze dobře demonstrují automatické obranné reakce člověka, pokud vidí ruku ohroženou například nožem nebo kladivem. Toto je jen jeden z příkladů řady „iluzí ztělesnění“, mezi něž patří sestavy, které v nás mohou vyvolat pocit, že jsme v těle figuríny nebo panenky na hraní, jako je Barbie nebo Ken, nebo že stojíme mimo své tělo a díváme se na něj (Petkova a Ehrsson, 2008). Toto pohotové přetváření našeho pocitu sebe sama naznačuje, že i tento nejosobnější aspekt naší percepční reality je nepřímým odvozením, nejlepším pokusem našeho mozku o interpretaci dostupných důkazů.
Iluze vnímání, které závisí na integraci zraku a hmatu, mohou být přesvědčivé, ale obvykle jsou spíše omezené, protože jsou pasivní. Pokud se člověk rozhodne provést nějaký pohyb, ale atrapa ruky mu nevyhoví, je to v rozporu s jeho pocitem vlastnictví a iluze končí. Podmanivější a aktivnější zážitek by byl, kdyby osoba mohla figurínou ruky libovolně pohybovat, cítit předměty, kterých se dotýká, a manipulovat s nimi. Moderní virtuální realita s panoramatickým viděním ve vysokém rozlišení, prostorovým zvukem a rukavicemi a obleky s hmatovou zpětnou vazbou k takovýmto pohlcujícím zážitkům směřuje. Dostatečně pokročilý systém tohoto druhu by byl k nerozeznání od fyzického světa; ať už je tedy naše realita iluzí, nebo ne, dostatečně dokonalá iluze by se mohla stát naší realitou.