…czyli o tym, dlaczego nie zgadzamy się w kwestii koloru sukienki.

Internetowi malkontenci z zasady wrogo nastawieni do trendujących tematów nie mogli się nadziwić, jak kogoś może tak obchodzić kolor jakiejś głupiej sukienki. Dużo tracą – nieczęsto zdarza się, że skutkiem ubocznym internetowego szału jest poruszenie tematów naukowych.

Najzwyczajniej w świecie zastanawiając się nad prawdziwym kolorem mało kto przypuszczał, że wyskoczy na nich czająca się w krzakach nauka z okrzykiem „NIKT NIE SPODZIEWAŁ SIĘ KOGNITYWISTYCZNEJ INKWIZYCJI!”

A jednak. I och, jaki to był piękny dzień.

travolta

Twitter to dziwne miejsce.

Za niezwykłą popularność fenomenu sukienki odpowiada nasz egocentryzm. To oczywiste, że wszyscy muszą widzieć świat, takim jakim ja go widzę. Kognitywistyka uczy nas jednak, że postrzegany przez nasz świat nie jest idealnym odzwierciedleniem rzeczywistości.

Zanim mózg odtworzy i „pokaże” nam to, na co patrzymy, musi najpierw zamienić ten skomplikowany obraz w proste sygnały elektryczne a potem złożyć go z powrotem do kupy. Na co dzień nie zwracamy na to uwagi, ale dzięki całej aferze mamy okazję przyjrzeć się naszej percepcji „od kuchni”.

I nikt nie spodziewał się, że wyjaśnienie fenomenu wcale nie jest takie oczywiste.

Kolor kolorowi nierówny

Pierwszym zaskoczeniem była obserwacja, że postrzegany przez większość kolor sukienki odbiegał znacznie od rzeczywistości. Zdecydowana większość internautów (przynajmniej według tej ankiety) postrzegała ją jako biało-złotą – co nie mogło być dalsze od prawdy, bo sukienka w rzeczywistości jest czarno-niebieska. _81291393_newdress Wyjaśnienie tego, jak to możliwe, żeby tak wielu ludzi mogło się tak bardzo mylić, jest stosunkowo proste. Stałość kolorów (colour constancy) to niezwykle przydatna właściwość naszego systemu wzrokowego. To, jak dany przedmiot wygląda zależy nie tylko od przedmiotu samego w sobie, lecz także od rodzaju oświetlenia.

Oświetlenie zmienia się wraz ze zmieniającymi się porami dnia a co za tym idzie, zmienia się także długość fali świetlnej odbijanej przez ten przedmiot. Innymi słowy – gdy oglądamy białą kartkę w dziennym świetle, jest ona rzeczywiście biała; jednak oglądanie jej pod żarówką o ciepłych, żółtawo-pomarańczowych kolorach daje inne rezultaty. Jak sami wiecie z doświadczenia, nie dajemy się oszukać i wiemy, że kartka jest biała – i jako taką ją postrzegamy.

Mózg bierze poprawkę na otaczające przedmiot oświetlenie i pozwala nam zachować wrażenie, że kolor nie zmienia się pomimo zmian w oświetleniu. No bo po co? Skoro jest to ten sam przedmiot, łatwiej jest interpretować go jako posiadającego jeden, stały kolor. Właśnie wtedy mówimy o zjawisku stałości kolorów. Mózg osiąga stałość kolorów korzystając z różnych wskazówek, które „znajduje” w otoczeniu – jak chociażby cienie. Wiedząc, że z dwóch identycznych przedmiotów jeden znajduje się w cieniu, mózg może wziąć na to poprawkę i „podkręcić” nasze postrzeganie tak, by oba przedmioty jawiły się nam jako identyczne.

Bardzo dobrze widać to na poniższej iluzji optycznej. Na obrazku poniżej płytki A i B mają dokładnie taki sam odcień ciemnej szarości. Przez to jednak, że dajemy mózgowi mylną wskazówkę – cień padający na płytkę B – myślimy, że jest to z lekka przyciemniona, jasna płytka.

Szachownica Adelsona. Źródło: Wiki.

Stałość kolorów będzie najdokładniejsza, jeśli scena, na jaką patrzymy, jest bogata we wskazówki, na podstawie których mózg może odgadnąć oświetlenie przedmiotu. Jak się domyślacie, jeśli wskazówki są marne, dokładna stałość kolorów będzie trudna do osiągnięcia.

Błąd aparatu, kiepskie zdjęcie i kiepskie mózgi

Wracając do sukienki – zdjęcie jest kiepskie pod względem wskazówek dostępnych mózgowi. Czy sukienka jest w cieniu czy w pełnym świetle? Jaki kolor ma otaczające je światło? Ze zdjęcia nie jesteśmy w stanie stwierdzić tego z całą pewnością. Sytuację pogarsza fakt, że najwidoczniej aparat źle zinterpretował oświetlenie sukienki i założył, że sukienka jest jasnym przedmiotem w cieniu, co jest oczywiście nieprawdą. To dlatego ciężko jest nam odgadnąć jej prawdziwy kolor.

dn27048-2_1200

Przykład na to, jak oświetlenie wpływa na interpretację koloru. Żółty i niebieski filtr pokrywają większą część obrazków, jednak trik polega na tym, że niektóre z płytek na kostce nie są nim pokryte – są szare. To dlatego mózg błędnie przeprowadza korekcję kolorów zaznaczonych płytek. Źródło: New Scientist.

No to mamy odpowiedź, dlaczego się mylimy – nie jest to jednak to pytanie, które jest tutaj najciekawsze.

Najważniejsze jest bowiem wyjaśnienie nie tyle tego, dlaczego jesteśmy tak kiepscy w zgadywaniu prawdziwego koloru sukienki – ale dlaczego niektórzy dają się nabrać, a inni nie? Dlaczego tak bardzo nie zgadzamy się pod względem koloru nieszczęsnej sukienki? Dlaczego niektórzy z nas są w stanie odrzucić błędną interpretację aparatu? Odpowiedź na to pytanie jest nieco bardziej skomplikowana i – co zaskakujące – nie do końca satysfakcjonująca.

Każdy z nas widzi świat nieco inaczej. Dosłownie.

Tak naprawdę, każdy z nas postrzega kolory nieco inaczej. I nie chodzi mi tu o filozoficzne rozważania typu „skąd ja mogę niby wiedzieć, że Twój czerwony wygląda tak samo jak mój czerwony”. Nasze systemy wzrokowe nie są po prostu identyczne.

Te różnice są jednak tak małe, że na co dzień nie mają one wiele znaczenia. Możemy zgodzić się, co jest czerwone, nawet jeśli dla mnie ten kolor będzie miał minimalnie inny odcień od Twojego. Takie różnice widać dopiero na precyzyjnych testach psychofizycznych (takich jak chociażby ten *link ściąga PDF artykułu*).

Właściwości naszej „aparatury” wzrokowej różnią się nie tylko na tych wczesnych etapach, kiedy komórki w oku obliczają, na jaki kolor patrzymy. Podobnie jest z opisaną wyżej stałością kolorów. Procesy te zachodzą już nie w komórkach oka, ale w korze mózgowej – czyli tam, gdzie zachodzą te najbardziej skomplikowane procesy i obliczenia.

Wspomniałem na samym początku, że każda rzecz, na jaką patrzymy, nie jest „wsadzana” do mózgu od tak. Informację trzeba najpierw przerobić na sygnały elektryczne i potem złożyć je w całość. Impulsy elektryczne to rodzimy język mózgu. Jednak nasze wcześniejsze doświadczenia czy oczekiwania mogą wpłynąć na to, jak będzie wyglądać końcowy efekt tej układanki.

Dlaczego się nie zgadzamy

Za fakt, że tak wielu z nas nie zgadza się co do postrzeganego koloru sukienki odpowiada zatem kombinacja ambiwalentnych, niewyczerpujących wskazówek na temat oświetlenia sukienki na zdjęciu oraz różnic pomiędzy każdym z nas. To zupełnie jak z iluzjami optycznymi, o których pisałem we wcześniejszym wpisie.

Mózg jest trochę jak matematyczny detektyw, który zbiera poszlaki i używa ich do oszacowania, jak wygląda prawdziwy świat. Jeśli dać mu bardzo mało poszlak, będzie musiał się na coś zdecydować – a wynik oszacowania/obliczeń nie będzie dokładny. Ba, może się zmieniać w czasie rzeczywistym, w zależności od tego, która poszlaka przyciągnie jego uwagę w danym momencie bardziej niż inne.

duck-rabbit

Klasyczna iluzja. Wskazówki znajdujące się na obrazku czynią równie prawdopodobnym, że patrzymy na królika albo kaczkę . Nie możemy postrzegać obu równocześnie – nasza interpretacja zmienia się zatem w zależności od tego, na czym skupimy większą uwagę.

A pamiętacie może „obracającą się baletnicę”, która raz wydaje się obracać w lewo, a innym razem w prawo?

Optical-illusion-kitty

No co? To kot już nie może być baletnicą? Źródło GIFu.

Niezależnie od tego, jaka jest obiektywna prawda, mózg dostaje tyle samo poszlak dla obu możliwości, przez co obie odpowiedzi są tak samo prawdopodobne. Jednak przedmiot nie może się obracać jednocześnie w obie strony – dlatego musimy się na coś zdecydować.

Coś podobnego ma miejsce z sukienką. Potrzebujemy tutaj poszlak na temat iluminacji, światła otaczającego sukienkę. Ponieważ na zdjęciu nie ma tych poszlak zbyt dużo – a w dodatku nie są one jednoznaczne – większość z nas myli się.

Niektórzy z nas mają rację, bo akurat skupili się na tych dobrych poszlakach lub patrzą na obrazek z odpowiednimi oczekiwaniami. Zdecydowanie mniej jest osób, dla których kolory przełączają się z jednych na drugie, ale kogoś takiego spotkałem – zakładam więc, że takich osób musi być więcej (komentujcie pod wpisem!).

Złam nogę spadając z krawędzi percepcji

Tak się złożyło, że zdjęcie sukienki leży na jakiejś perceptualnej granicy, gdzie małe różnice pomiędzy naszymi systemami wizualnymi są bardzo widoczne. To trochę tak, jakbyśmy balansowali na murku – niektórzy z nas będą bliżej krawędzi, inni bliżej środka, ale jednak wszyscy nadal na tym murku jesteśmy. Atrybuty wizualne zdjęcia sukienki są jednak jakby na krawędzi i podczas gdy niektórzy z nas są „dają radę” na niej balansować – zdecydowana większość z nas z niego spada i ląduje gdzie indziej.

Tak, ale…

Jeśli nie jesteście do końca zadowoleni ta odpowiedzią, bo jest mało konkretna to…cóż, macie rację. Naukowcy nie do końca wiedzą, jak stałość kolorów jest osiągana przez mózg oraz  jak cały proces dokładnie przebiega (choć nie znaczy to, że tego nie badają i nie tworzą modeli mających na celu wyjaśnienie tego zjawiska).

Jest to swego rodzaju paradoks – system wizualny jest jednym z najlepiej opisanych anatomicznie, a pierwsze etapy obliczania kolorów w mózgu poznaliśmy bardzo dokładnie i spędziliśmy nad nimi strasznie dużo czasu. Jednak zabawa nie kończy się na tych wczesnych etapach, przeciwnie, prawdziwa impreza zaczyna się póżniej (jak to zwykle z imprezami bywa), w korze mózgowej, gdzie obliczenia stają się coraz bardziej skomplikowane.

Innymi słowy, jeśli jest jedna lekcja, którą należałoby wyciągnąć z tej całej sukienkowej afery to fakt, iż to, czego w tej chwili doświadczasz, nie jest idealnym odzwierciedleniem rzeczywistości, a jedynie wynikiem nieperfekcyjnych obliczeń dokonywanych przez mózg.

By poznać pełną odpowiedź na pytanie, dlaczego sukienka wygląda inaczej dla różnych ludzi, musielibyśmy tak naprawdę zrozumieć naturę świadomości i jak jest ona osiągana przez mózg mając do dyspozycji jedynie proste sygnały elektryczne.

Oj. A miało być tylko o sukience.

brain-40377_1280 roz2

Nie zapomnijcie, że Neurobigos można śledzić na facebooku i twitterze.

Bonus!

Bardzo chciałem stworzyć iluzję, która (choć troszeczkę) naśladowałaby iluzję nieszczęsnej sukienki. Wydaje mi się, że się udało. Powiedźcie – jaki kolor mają półkule wskazane strzałką? Picture3 Jeśli powiedzieliście fioletowy i żółtawy – to daliście się nabrać, bo obydwie mają taki sam kolor : ) Otaczające je filtry sprawiają (przynajmniej u niektórych) błędną interpretację koloru. Oto ten sam obrazek po usunięciu filtrów: unnamedIluzja jest oczywiście oparta na iluzji kostki Rubika, którą pokazałem Wam wyżej – z tą różnicą, że próbowałem znaleźć taką kombinację, aby nie wszyscy zgadzali się co do koloru półkuli.

Dziękuję A. za przerobienie obrazka w fotoszopie – okazuje się, że MS Paint jest nie dość zaawansowany na takie wyczyny. Dziękuję także wszystkim nieszczęsnym ofiarom, na których testowałem iluzję pomimo tego, że nie wydawali się rzeczą w połowie tak podekscytowani, jak ja.

 

Do poczytania:
Wpis na blogu Mind Hacks, który uświadomił mi, że wcale nie byłem zadowolony z odpowiedzi, którą sam sobie na początku zaproponowałem.
Wyjaśnienie w artykule na New Scientist, spośród wielu, które pojawiły się ostatnio w internecie, jest chyba najprostsze i najlepsze, jakie znalazłem.
Autor bloga Crazy Nauka zdaje się ma lepszy czas reakcji ode mnie i napisał o aferze szybciej : )

 

Dla hardkorów:
Jeden z lepszych i bardziej wyczerpujących artykułów na temat mechanizmów postrzegania kolorów (moim zdaniem przynajmniej) napisany przez Stockmana i Brainarda.
Także niezły artykuł Gegenfurtnera i Kipera, podobnie jak Stockman, ale krócej.