明月為何讓人浮想聯(lián)翩，原來(lái)都是視錯(cuò)覺(jué)惹的禍？| 科學(xué)浮世繪
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"科學(xué)浮世繪"專欄解釋科學(xué)和藝術(shù)的共性與交融
抬頭望明月，低頭思故鄉(xiāng)。——李白
撰文 | 林鳳生（上海大學(xué)退休教授）
01
從馬赫帶現(xiàn)象說(shuō)起
“明月幾時(shí)有？把酒問(wèn)青天。不知天上宮闕，今夕是何年？”這是蘇東坡膾炙人口的中秋賞月詩(shī)。是夜，一輪明月懸掛在藍(lán)色的天穹，銀色的月光映現(xiàn)了周圍的云層，給人一種浩瀚渺茫之感。仔細(xì)觀賞明月，但見(jiàn)潔白的月亮卻不完美，內(nèi)部有陰影浮動(dòng)讓人浮想聯(lián)翩。難道是月中嫦娥在舒廣袖？吳剛捧出了桂花酒……這是為什么呢？
原來(lái)當(dāng)銀色的月亮出現(xiàn)在藍(lán)色的天幕上時(shí)，形成了兩個(gè)不同亮度的區(qū)域?？茖W(xué)家告訴我們：“在兩塊相鄰的、亮度均勻的明、暗區(qū)的邊界上，在明區(qū)會(huì)出現(xiàn)一條特別明亮的亮線，在暗區(qū)會(huì)出現(xiàn)一條特別深的暗線，這二條線稱之為馬赫帶?！睂?duì)于中秋之月來(lái)說(shuō)，馬赫帶就是二個(gè)圓環(huán)。外圈的暗環(huán)把月亮從天幕中凸顯出來(lái)，內(nèi)圈的亮環(huán)使月亮內(nèi)部稍顯暗淡，看起來(lái)有點(diǎn)影影綽綽。正是這一片模糊的陰影，給觀賞者帶來(lái)了無(wú)限的聯(lián)想。所以古今中外對(duì)月當(dāng)歌的絕妙好辭真的是屢見(jiàn)不鮮。
有意思的是，不僅賞月就是觀賞月亮的畫作，我們也會(huì)感覺(jué)到這兩個(gè)圓環(huán)的存在。所以在探索和表達(dá)朦朧意境的名畫里，月亮成了不可或缺的襯托（如19世紀(jì)英國(guó)的“月光系列”），圖1就是一個(gè)很好的例子。
《嘉年華晚會(huì)》是法國(guó)后印象派畫家亨利·盧梭的作品。這位自學(xué)成才、沒(méi)有受過(guò)正規(guī)美術(shù)教育的盧梭，作品筆法拙樸，充滿天真、夢(mèng)幻的情趣，對(duì)現(xiàn)代畫家產(chǎn)生了很大的影響?！都文耆A晚會(huì)》展現(xiàn)了夜深人靜時(shí)分、熱鬧的晚會(huì)已經(jīng)結(jié)束，夫婦倆一面走、一面還在交談，沉浸在愉快的回憶中。請(qǐng)觀眾注意畫中的月亮，可以觀察到在月亮和夜空交界的地方有二條清晰的馬赫帶線（亮線和喑線）。整幅畫洋溢著一種神秘、曠遠(yuǎn)和寧?kù)o的氣氛。
但是，如果用亮度計(jì)對(duì)馬赫帶（如燈光下的人影輪廓）進(jìn)行測(cè)量，這兩條線是測(cè)不到的，因?yàn)樗怯^察者一種主觀的、知覺(jué)到的心理現(xiàn)象，原來(lái)生物的視覺(jué)是它的視覺(jué)細(xì)胞的感受野受到光的刺激興奮產(chǎn)生的。感受野可以分成中心和邊緣二部分，落在中心區(qū)域的光讓中心點(diǎn)興奮產(chǎn)生視覺(jué)，落在邊緣區(qū)域的光則對(duì)中心點(diǎn)的興奮起到了抑制（或者增強(qiáng)）作用。所以，當(dāng)月亮邊緣的光進(jìn)入觀眾的感受野（感受野的中心點(diǎn)還受到藍(lán)色光刺激）時(shí)，一側(cè)外圍受到了月光的影響，對(duì)中心點(diǎn)的興奮（對(duì)藍(lán)色光）產(chǎn)生抑制，于是在月亮的邊緣外側(cè)產(chǎn)生一條暗線，另一條亮線出現(xiàn)也是一樣的道理。
這種現(xiàn)象就稱側(cè)抑制現(xiàn)象，是由德國(guó)生理學(xué)家、物理學(xué)家馬赫發(fā)現(xiàn)的，并且由神經(jīng)生物學(xué)家Hartline通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了這種現(xiàn)象的存在，他也因此獲得1967年度諾貝爾生物、醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
02
視錯(cuò)覺(jué)在繪畫中的使用
用通俗的話來(lái)說(shuō)，“馬赫帶實(shí)際上是視覺(jué)信息最豐富的地方”。正因?yàn)檫@樣，所以在我國(guó)古代傳統(tǒng)的繪畫里特別強(qiáng)調(diào)線條的應(yīng)用。在人（物）的輪廓上都用線條勾勒，使之形象清晰。由于這些技法符合人的視覺(jué)感受，所以，線描技法在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，深受歷代觀賞者的喜愛(ài)。這些內(nèi)容筆者在以前的文章里已經(jīng)說(shuō)過(guò)不再重復(fù)。
許多年來(lái)，在西方的經(jīng)典繪畫中，一般都采用明暗漸進(jìn)的方法，注意光、影的運(yùn)用，對(duì)人（物）的輪廓線并不關(guān)注。一直到18世紀(jì)中葉，日本繪畫通過(guò)海上貿(mào)易和巴黎國(guó)際博覽會(huì)等途徑流傳到歐洲，讓當(dāng)時(shí)的巴黎畫家大為震驚。
印象派、后印象派的諸位大師就紛紛仿效興起了一股熱潮，如豐子愷說(shuō)的西方畫家的東洋畫風(fēng)熱。莫奈、馬內(nèi)、梵高和塞尚等，都認(rèn)真臨摹了日本浮世繪作品。下圖是梵高的作品《唐老爹》，畫中可以看到梵高使用線條勾勒的技法。請(qǐng)注意背景中的幾幅畫，顯然是日本畫風(fēng)格的仕女圖，可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)的巴黎畫家對(duì)日本畫的推崇。
梵高的《唐老爹》
但是，恕我直言，他們的線條畫得不咋樣，梵高的線條很粗糙；畢加索的線條軟綿綿。與我國(guó)古代的線條，有的阿娜多姿、有的鏗鏘有力相比較，不在一個(gè)層次。
當(dāng)然，他們中也有自己的探索的，那就是塞尚。他認(rèn)為西方繪畫對(duì)線條的處理十分粗糙。原因有二：一方面技不如人，另外與色彩和畫法有關(guān)。所以塞尚自創(chuàng)了一種新的水彩畫技法：用包含充分水分的色彩涂抹了大片的色塊，再用吸水紙把水分逐步吸收，這樣便留下色塊的邊緣，形成了一個(gè)輪廓，下圖就是一個(gè)很好的例子。塞尚對(duì)自己的技術(shù)探索從不示人，于是贏得一些同行心里癢癢。高更曾經(jīng)寫信給畢沙羅說(shuō)要他去打探塞尚的創(chuàng)新，有消息就立馬趕到巴黎來(lái)告訴他。
塞尚的《自畫像》
03
赫曼方格——另一種馬赫帶
赫曼方格是另一種視覺(jué)細(xì)胞受抑制作用而產(chǎn)生的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)（下圖）。這是1870年由德國(guó)科學(xué)家You ludimar Harmann發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)讀者離開一段距離觀看下圖，大多數(shù)人都會(huì)在圖像的十字交叉路口，看到一些灰色原點(diǎn)。然而，如果你直接盯著圓點(diǎn)看，灰色的圓點(diǎn)就立刻消失了，因?yàn)樗耆且粋€(gè)錯(cuò)覺(jué)。了解了視覺(jué)細(xì)胞的側(cè)抑制就很容易理解這種現(xiàn)象。
赫曼方格
白色的欄桿受到兩側(cè)黑色色塊的包圍，在欄桿兩個(gè)交叉點(diǎn)之間的中央部分只有鄰近的二塊白色，而交叉口周圍就有四塊白色區(qū)域，顯然交叉口周圍的白色區(qū)域抑制了中心區(qū)域?qū)Π咨募庸?，所以只能夠呈現(xiàn)為模糊的灰色原點(diǎn)。
匈牙利畫家瓦薩雷里從20世紀(jì)40年代起，便開始研究蒙德里安、康定斯基的作品和理論，并對(duì)色彩理論、知覺(jué)和幻覺(jué)的發(fā)展歷史進(jìn)行了思考。他把視覺(jué)科學(xué)原理應(yīng)用于藝術(shù)創(chuàng)作之中，他首創(chuàng)的光效應(yīng)藝術(shù)讓觀眾耳目一新。其作品在形式上，達(dá)到的是"流動(dòng)"的視覺(jué)效果，在內(nèi)涵上，表現(xiàn)出的則是一種“韻律”的意境?！蹲仙c綠色的抽象變化組合》是他作品。注視畫作，可以感覺(jué)到畫的某些部分的跳躍或色彩變化，其原因與赫曼方格如出一轍。
04
看到一個(gè)不真實(shí)，但格外清晰的世界
只要留意，可以看到我們的周圍存在著形形色色的線條。只有少數(shù)線條是因?yàn)轭伾c背景不一致而產(chǎn)生的，如在白紙上畫一條黑色的線。更多的線條是由于表面凹凸不平，形成了兩個(gè)不同亮度的表面，于是產(chǎn)生了邊界線。所以，我們?nèi)粘Ｉ钪兴究找?jiàn)慣的邊界線就是科學(xué)里說(shuō)的馬赫帶。例如建筑物上的花紋多姿多彩，就是因?yàn)楸砻娴母〉癜纪共黄?。著名的宋代瓷器汝窯，釉面上的花紋也是這樣形成，它不同于彩繪瓷器，工藝復(fù)雜，價(jià)錢也比較高（下圖）。
定窯金絲包邊白釉刻花龍紋碗。我國(guó)宋代定窯瓷盤，釉面上繪了精美的花鳥圖案。由于圖案的線條稍有凸起，所以形成了在交界處存在兩種不同強(qiáng)度的反射光面，讓觀眾看到了圖案的線紋。
穿著西裝革履的男士，褲管會(huì)有二條筆挺的褲縫，這褲縫就是馬赫帶。因?yàn)殪贍C后褲腿形成了兩個(gè)平面，褲縫是二個(gè)平面的交界。
了解了視錯(cuò)覺(jué)和馬赫帶，筆者深深地感覺(jué)造物主的偉大，因?yàn)檫@些視錯(cuò)覺(jué)的產(chǎn)生緣于生物進(jìn)化的“適者生存”的原因。生物的視覺(jué)只能夠?qū)焖僮兓囊曈X(jué)信息給與足夠的關(guān)注，忽略那些不變、漸變的視覺(jué)信息（邊界線就是光、色劇變的區(qū)域）才能夠更好適應(yīng)環(huán)境，獲得生存的機(jī)會(huì)。
所以我們看到的世界是一個(gè)經(jīng)過(guò)視覺(jué)神經(jīng)加工處理的世界，由于馬赫帶現(xiàn)象（包括其他視錯(cuò)覺(jué)），這才讓我們看到的世界，并不一定真實(shí)，但是肯定比原本的世界還要清晰。
注：本文原發(fā)表于《科學(xué)畫報(bào)》，經(jīng)作者授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)。
制版編輯 | Morgan
