明月為何讓人浮想聯(lián)翩，原來都是視錯覺惹的禍？| 科學浮世繪
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"科學浮世繪"專欄解釋科學和藝術(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（上海大學退休教授）
01
從馬赫帶現(xiàn)象說起
“明月幾時有？把酒問青天。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。是夜，一輪明月懸掛在藍色的天穹，銀色的月光映現(xiàn)了周圍的云層，給人一種浩瀚渺茫之感。仔細觀賞明月，但見潔白的月亮卻不完美，內(nèi)部有陰影浮動讓人浮想聯(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？
原來當銀色的月亮出現(xiàn)在藍色的天幕上時，形成了兩個不同亮度的區(qū)域。科學家告訴我們：“在兩塊相鄰的、亮度均勻的明、暗區(qū)的邊界上，在明區(qū)會出現(xiàn)一條特別明亮的亮線，在暗區(qū)會出現(xiàn)一條特別深的暗線，這二條線稱之為馬赫帶。”對于中秋之月來說，馬赫帶就是二個圓環(huán)。外圈的暗環(huán)把月亮從天幕中凸顯出來，內(nèi)圈的亮環(huán)使月亮內(nèi)部稍顯暗淡，看起來有點影影綽綽。正是這一片模糊的陰影，給觀賞者帶來了無限的聯(lián)想。所以古今中外對月當歌的絕妙好辭真的是屢見不鮮。
有意思的是，不僅賞月就是觀賞月亮的畫作，我們也會感覺到這兩個圓環(huán)的存在。所以在探索和表達朦朧意境的名畫里，月亮成了不可或缺的襯托（如19世紀英國的“月光系列”），圖1就是一個很好的例子。
《嘉年華晚會》是法國后印象派畫家亨利·盧梭的作品。這位自學成才、沒有受過正規(guī)美術(shù)教育的盧梭，作品筆法拙樸，充滿天真、夢幻的情趣，對現(xiàn)代畫家產(chǎn)生了很大的影響?！都文耆A晚會》展現(xiàn)了夜深人靜時分、熱鬧的晚會已經(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、曠遠和寧靜的氣氛。
但是，如果用亮度計對馬赫帶（如燈光下的人影輪廓）進行測量，這兩條線是測不到的，因為它是觀察者一種主觀的、知覺到的心理現(xiàn)象，原來生物的視覺是它的視覺細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)域的光讓中心點興奮產(chǎn)生視覺，落在邊緣區(qū)域的光則對中心點的興奮起到了抑制（或者增強）作用。所以，當月亮邊緣的光進入觀眾的感受野（感受野的中心點還受到藍色光刺激）時，一側(cè)外圍受到了月光的影響，對中心點的興奮（對藍色光）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，是由德國生理學家、物理學家馬赫發(fā)現(xiàn)的，并且由神經(jīng)生物學家Hartline通過實驗證明了這種現(xiàn)象的存在，他也因此獲得1967年度諾貝爾生物、醫(yī)學獎。
02
視錯覺在繪畫中的使用
用通俗的話來說，“馬赫帶實際上是視覺信息最豐富的地方”。正因為這樣，所以在我國古代傳統(tǒng)的繪畫里特別強調(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感受，所以，線描技法在我國源遠流長，深受歷代觀賞者的喜愛。這些內(nèi)容筆者在以前的文章里已經(jīng)說過不再重復。
許多年來，在西方的經(jīng)典繪畫中，一般都采用明暗漸進的方法，注意光、影的運用，對人（物）的輪廓線并不關(guān)注。一直到18世紀中葉，日本繪畫通過海上貿(mào)易和巴黎國際博覽會等途徑流傳到歐洲，讓當時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，如豐子愷說的西方畫家的東洋畫風熱。莫奈、馬內(nèi)、梵高和塞尚等，都認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。請注意背景中的幾幅畫，顯然是日本畫風格的仕女圖，可見，當時的巴黎畫家對日本畫的推崇。
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。與我國古代的線條，有的阿娜多姿、有的鏗鏘有力相比較，不在一個層次。
當然，他們中也有自己的探索的，那就是塞尚。他認為西方繪畫對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，形成了一個輪廓，下圖就是一個很好的例子。塞尚對自己的技術(shù)探索從不示人，于是贏得一些同行心里癢癢。高更曾經(jīng)寫信給畢沙羅說要他去打探塞尚的創(chuàng)新，有消息就立馬趕到巴黎來告訴他。
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細胞受抑制作用而產(chǎn)生的視覺錯覺（下圖）。這是1870年由德國科學家You ludimar Harmann發(fā)現(xiàn)的，當讀者離開一段距離觀看下圖，大多數(shù)人都會在圖像的十字交叉路口，看到一些灰色原點。然而，如果你直接盯著圓點看，灰色的圓點就立刻消失了，因為它完全是一個錯覺。了解了視覺細胞的側(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，在欄桿兩個交叉點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咨募庸ぃ灾荒軌虺尸F(xiàn)為模糊的灰色原點。
匈牙利畫家瓦薩雷里從20世紀40年代起，便開始研究蒙德里安、康定斯基的作品和理論，并對色彩理論、知覺和幻覺的發(fā)展歷史進行了思考。他把視覺科學原理應(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，達到的是"流動"的視覺效果，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
看到一個不真實，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)線條是因為顏色與背景不一致而產(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钪兴究找姂T的邊界線就是科學里說的馬赫帶。例如建筑物上的花紋多姿多彩，就是因為表面的浮雕凹凸不平。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，工藝復雜，價錢也比較高（下圖）。
定窯金絲包邊白釉刻花龍紋碗。我國宋代定窯瓷盤，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，褲管會有二條筆挺的褲縫，這褲縫就是馬赫帶。因為熨燙后褲腿形成了兩個平面，褲縫是二個平面的交界。
了解了視錯覺和馬赫帶，筆者深深地感覺造物主的偉大，因為這些視錯覺的產(chǎn)生緣于生物進化的“適者生存”的原因。生物的視覺只能夠?qū)焖僮兓囊曈X信息給與足夠的關(guān)注，忽略那些不變、漸變的視覺信息（邊界線就是光、色劇變的區(qū)域）才能夠更好適應(yīng)環(huán)境，獲得生存的機會。
所以我們看到的世界是一個經(jīng)過視覺神經(jīng)加工處理的世界，由于馬赫帶現(xiàn)象（包括其他視錯覺），這才讓我們看到的世界，并不一定真實，但是肯定比原本的世界還要清晰。
注：本文原發(fā)表于《科學畫報》，經(jīng)作者授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)。
制版編輯 | Morgan
