Ảo ảnh quang học: Khi bộ não của bạn không thể tin vào mắt mình

 

Ảo ảnh quang học là gì?

Khi nhìn vào một ảo ảnh quang học và bạn có thể nghĩ rằng mình đang nhìn thấy mọi thứ. Chẳng hạn như bạn tin mình nhìn thấy một đường cong nhưng thực ra lại là một đường thẳng, hoặc một vật thể đang chuyển động nhưng vẫn đứng yên. Bạn tự hỏi liệu đôi mắt của bạn có đang đánh lừa bạn.

Nhưng đó không phải do đôi mắt của bạn. Ảo ảnh là bằng chứng cho thấy không phải lúc nào bạn cũng nhìn thấy những gì bạn nghĩ. Do cách bộ não và toàn bộ hệ thống thị giác của bạn cảm nhận và diễn giải một hình ảnh.

Ảo ảnh thị giác xảy ra do đặc tính của vùng thị giác của não khi chúng tiếp nhận và xử lý thông tin. Nói cách khác, nhận thức của bạn về ảo ảnh liên quan nhiều hơn đến cách não bộ của bạn hoạt động và ít liên quan hơn đến quang học của mắt bạn.

Michael Bach, một nhà khoa học thị giác và giáo sư sinh lý học thần kinh tại Bệnh viện Mắt Đại học Freiburg ở Đức, người nghiên cứu về ảo ảnh cho biết: ảo ảnh là "sự không phù hợp giữa ấn tượng thị giác tức thời và đặc tính thực tế của vật thể". Bach nói rằng mọi thứ đi vào các giác quan đều cần được giải thích thông qua bộ não và những cách giải thích này đôi khi không chính xác.

Susana Martinez-Conde, giám đốc phòng thí nghiệm khoa học thần kinh thị giác tại Viện thần kinh Barrow ở Phoenix, Ariz, đưa ra một định nghĩa tương tự. "Ảo ảnh là một hiện tượng trong đó nhận thức chủ quan của chúng ta không phù hợp với thực tế vật lý của thế giới."

Một ví dụ điển hình về ảo ảnh quang học - một ảo ảnh thực sự xảy ra bên trong mắt - là đục dịch kính.

Hiện tượng này còn được gọi là Ruồi bay trước mắt (tiếng Anh: floater) là hiện tượng tầm nhìn của mắt xuất hiện các chấm đen hay vệt xám nổi lơ lửng qua lại, giống như ruồi bay. Nhưng khi mắt cố định vị bằng cách nhìn thẳng vào thì chúng lại biến mất. Những thứ này chủ yếu là do các hồng cầu, mảnh vỡ protein và một số thứ khác. Nói cách khác, chúng có thật. Chúng trở nên phổ biến hơn khi một người già đi.

Một ví dụ khác nữa là khi bạn "thấy sao" từ một cú đánh mạnh vào đầu.

Theo Bach, việc nhìn thấy các ngôi sao là kết quả của sự kích thích cơ học và kích hoạt các tế bào thần kinh trong mắt, mà não của bạn hiểu sai là ánh sáng. Ánh sáng không đi vào mắt khi bạn đập vào đầu, nhưng hệ thống thị giác của bạn cảm nhận nó theo cách đó.

Ảo ảnh quang học đánh lừa phản xạ của chúng ta như thế nào?

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Oslo (Na Uy) đã tiết lộ một ảo ảnh quang học có khả năng đánh lừa bộ não của chúng ta đến mức kích hoạt phản xạ.

Cụ thể, ảo ảnh "lỗ mở rộng" trong video là hình ảnh hoàn toàn tĩnh với các chấm đen nhỏ sắp xếp xung quanh đốm đen ở giữa, sẽ khiến đồng tử của 86% con người giãn ra mang lại cảm giác lỗ đen đang nở ra ngay cả khi trong một căn phòng đầy đủ ánh sáng.

Đối với các nhà nghiên cứu, thí nghiệm này cho thấy bộ não của chúng ta thực sự phản ứng với cách con người cảm nhận ánh sáng. 50 tình nguyện viên bao gồm cả phụ nữ và nam giới tham gia trải nghiệm ảo ảnh "lỗ mở rộng" đã có những nhận thức khác nhau.

Kết quả cho thấy rằng, sự khác biệt trong phản ứng giữa "lỗ giãn nở" màu đen và "lỗ giãn nở có màu". Sự xuất hiện của màu sắc đã làm giảm sức mạnh ảo giác quang học được cảm nhận, song vẫn gây ra phản ứng phản xạ.

Cụ thể, các tình nguyện viên đã cảm nhận được sự nở ra từ từ đối với "lỗ giãn nở" màu đen và co lại với "lỗ giãn nở" có màu. Ảo ảnh này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng, bộ não của chúng ta cần thời gian (khoảng 100 mili giây) xử lý để con người có thể nhận thức thế giới xung quanh thời gian thực.

Mặt khác, các chuyên gia vẫn chưa tìm ra nguyên nhân tại sao 14 % người trong nhóm thí nghiệm lại không phản ứng với ảo ảnh quang học "lỗ giãn nở" và sự khác biệt này có khiến họ gặp khó khăn khi định hướng môi trường xung quanh hay không.

Dưới đây là những ảo ảnh quang học đáng ngạc nhiên:

Những bông hoa xoay của Akiyoshi Kitaoka

Nếu bạn nhìn kỹ, những hình tròn này bắt đầu quay, giống như bánh răng. Ảo ảnh đánh lừa phân tích chuyển động này do Akiyoshi Kitaoka người Nhật Bản, Giáo sư Tâm lý của trường Đại học Ritsumeikan, Kyoto (Ảnh: Akiyoshi Kitaoka).

Những đường gân ảo giác của Akiyoshi Kitaoka

Giữ ánh mắt chăm chú vào vùng trung tâm, bạn có thể cảm nhận được những mô hình xoắn trở nên sống động hơn

Những hình vuông nhấp nhô của Akiyoshi Kitaoka

Đây chỉ là những hình vuông, song chúng dường như tạo thành những gợn sóng, đôi khi có sự chuyển động, đặc biệt nếu bạn di chuyển nhẹ hình ảnh trên màn hình.

Những con rắn xoay vòng của Akiyoshi Kitaoka

Ảo ảnh này bao gồm các vòng tròn đồng tâm. Chúng ta có thể cảm nhận chúng đang liên tục xoay vòng.

Cầu thang vô tận của Penrose

Những người Penros rất đam mê ảo ảnh quang học. Khi Roger Penrose vẽ hình tam giác thì con trai ông là Lionel tiếp quản và tưởng tượng ra một chiếc cầu thang không thể hoàn hảo hơn. Cầu thang ở góc vuông dường như đi lên đến vô tận cùng trong một vòng lặp đi lặp lại.

Bạn có thể học được gì từ ảo ảnh quang học

Có những ví dụ thực tế khác về ảo ảnh. Phi công có thể gặp ảo ảnh thị giác khi đang bay, chẳng hạn như đường chân trời giả hoặc khi hạ cánh thì đường băng hẹp. Họ được huấn luyện để nhận ra và bỏ qua những ảo ảnh này để có thể lái máy bay một cách an toàn.

Nhưng trong khi một số ảo tưởng có thể trở thành mối đe dọa, thì những ảo ảnh khác thực sự có thể được sử dụng như các biện pháp an toàn. Ví dụ, trên Lake Shore Drive của Chicago, ảo ảnh thị giác đã được sử dụng để kiểm soát tốc độ của người lái xe trên một khúc cua nguy hiểm. Các vạch kẻ trên đường được sơn gần nhau hơn khi người lái xe đến gần phần sắc nét nhất của khúc cua. Ảo giác khiến người lái xe nghĩ rằng họ đang tăng tốc - vì vậy họ giảm tốc độ và hy vọng sẽ ít xảy ra tai nạn hơn.

Ảo ảnh có thể cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết mới về cách thị giác và não bộ hoạt động. Ngoài ra một nhà nghiên cứu đã suy đoán rằng ảo ảnh cũng có thể phục vụ mục đích tiến hóa.

Mark Changizi, nhà sinh học thần kinh và trợ lý giáo sư về khoa học nhận thức tại Học viện Bách khoa Rensselaer, NY, cho biết: "Bộ não luôn xây dựng mọi thứ giúp bạn tồn tại. Một số công trình này có thể là hư cấu".

Changizi đã đưa ra một lý thuyết giúp giải thích tại sao chúng ta nhìn thấy ảo ảnh. Ông lập luận rằng ảo ảnh là do não bộ cố gắng "nhìn thấy" tương lai. Chúng xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn sau khi ánh sáng chiếu tới võng mạc trong mắt bạn, nhưng trước khi bộ não của bạn chuyển nó thành nhận thức thị giác. Khi bộ não cố gắng tạo ra một nhận thức, về cơ bản, nó đang dự đoán về tương lai gần bằng cách cố gắng tua nhanh một phần mười giây. Do sự "chậm trễ thần kinh" này, bạn có thể không nhận thức được một hình ảnh như thực tế, nhưng như bạn mong đợi, nó có thể sớm xảy ra. Ông nói: “Ảo tưởng xảy ra khi bộ não cố gắng nhận thức về tương lai và những nhận thức đó không phù hợp với thực tế.

Mặc dù không có lý do duy nhất nào khiến ảo ảnh xảy ra, Martinez-Conde đã đưa ra một lời giải thích khả thi khác. Cô gợi ý rằng bộ não là một cấu trúc hạn chế với các nguồn lực hạn chế, bao gồm số lượng tế bào thần kinh, dây và kết nối thần kinh. "Vì vậy, trong một số trường hợp, ảo ảnh có thể là do não bộ cần phải đi đường tắt." Nói một cách đơn giản, bộ não có thể cần nhanh chóng coi trọng một số tính năng trong cảnh trực quan hơn những tính năng khác. Màu sắc, chuyển động, hình dạng và lượng ánh sáng chiếu vào mắt bạn chỉ là một số yếu tố có thể khiến bạn nhìn thấy ảo ảnh.