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骗你没商量

2009-07-21

科学大众·小诺贝尔 2009年12期
关键词:错觉触觉振动

从小到大,你有没有被别人骗过呢?相信很多同学都有过上当受骗的经历

比如同学间的恶作剧,父母对你的善意的谎言等等。可是你知道吗?有时候,你的眼睛、耳朵、舌头,甚至是你的触觉也会欺骗你!

不相信?那就出题考考你,看你会不会被自己“欺骗”!

先来看一下下面这张图,你是不是感觉图中的每个圆都动起来了?用手摸摸看,它们可是印在纸上的平面图片。为什么静止的画面还会动呢?

哈哈,怎么样?你已经被你的眼睛欺骗了!!

耳朵也会判断失误!

“嗖……”“嗖……”小璐正在电影院看枪战的影片,她感觉枪声从四面八方传来。可是仔细找,却发现只有前面有扩音器。小璐很纳闷,扩音器在前面,声音怎么会从后面和侧面传来呢?

耳朵如何听到声音?

先来看看声音是如何传到耳朵里的吧!

声音是由振动引起的。物体的振动引发空气的振动,空气的振动进入人的耳朵,并通过被称为外耳道的通道到达鼓膜,从而引起鼓膜振动。鼓膜的振动经由3块小骨头,通过杠杆原理放大,最后镫骨的振动使得充满内耳的淋巴液振动,这个振动又使得附在耳蜗中感觉细胞上的纤维振动。通过这个振动,产生电信号,传输到大脑听觉中枢,从而被识别。

声音是从哪边来?

人们如何辨别声音是从哪个方向传来的呢?

这是通过声音传到左右耳朵里的时间差来识别的。比如说,左边传过来的声音先传到左耳。然后稍微晚一点再传到右耳。同时。由于头盖骨还会吸收一部分声音,所以传到右耳朵的声音要比传到左耳的声音稍微弱一些。

这个“时间差、声强差、波长差”的程度因声调(声音的频率)的不同而不同。声调高的声音被头盖骨吸收的比率也大,传到右耳时的强度相对较弱。

利用这样的听觉特性,将扩音器中出来的声音人为地加上适当的“时间差、声强差、波长差”,使听觉错乱,从而可以制造一个立体的音响环境。

小璐在电影院里之所以会产生这样的感觉,就是因为扩音器内部安有几个小扩音器,几个小扩音器分别振动,从而产生具有时间差、声强差、波长差的声音,当这种声音分别到达左右耳朵时,听起来就像是从侧面和后面传来的。

由时间差判断声音传来的方向

从左边传来的声音,到达右耳的时间比到达左耳的时间略微迟一些(见上图)。同时,声音到达右耳之前还会被头盖骨等骨头吸收一部分,声音会变弱(见下图)。人类通过感知这样的不同来辨别声音的方位。于是可以人为制造这样的系统,只在前面放扩音器,却使得人们误以为声音是从各个方向传过来的。

人耳听到的声音中,大部分来自反射波

人类的耳朵听到的声音中,直接声波占10%,大部分是反射声波。当你进入四周都不能反射声音的无声室里的时候,几乎听不到相互的说话声。相反,如果回声和反射音太强的话,也不容易听清说话的声音。声音的“鸡尾酒会效应”

关于声音,还有个著名的“鸡尾酒会效应”。这是指即使在很多人同时说话的喧闹的场合,也能够辨别出特定人的声音的一种现象。同时,如果你想听到某人说话的内容,即使所在场合的背景音乐比对方的声音要高出很多,只要你仔细听,也能够听清80%到90%的内容。

耳朵也会判断失误!

用手去抓物品,用手指去触碰物体……这种皮肤碰到某物的感觉叫做触觉。皮肤轻轻碰一下自动铅笔的笔芯,皮肤就会感觉到疼痛,或者有压迫感。在皮肤的感觉中,感觉到疼痛的被称为“疼痛觉”,感觉到“温暖”和“冷”的被称为“温度觉”。

准确利用这些感觉。可以设计出一种装置。这种装置可以模拟人用手触碰物体的感觉。同时还可以将这种感觉通过网络传送到遥远的地方。这是一种明明没有触碰到,却让你错认为触碰到了的技术。

亚里士多德错觉

在触觉中,除了上面提到的,还有感觉有力量加在身上的“触压觉”。触觉非常复杂,要把它转化为信息是非常难的。即使能够把皮肤感觉到的刺激转化成信息传送出来,也没有什么太大的意义,这是因为触觉也会产生错觉。

比如说,有一种叫“亚里士多德错觉”的现象。将食指和中指交叉,如果在中间夹上一支铅笔并摩擦的话,人会错以为那是两支铅笔。另外,还有“拟动”现象。这个现象表现为,隔一定时间去刺激指尖的两个地方的话,人会觉得这个刺激在两个地方之间传动。在被称为“虚幻感觉”的现象中,同时刺激这两个地方的话,人会觉得这两个地方的中间点受到了刺激。

让虚拟环境更加真实

现在,人为地再现触觉错觉的研究备受关注。日本科学家就开发出一种叫做“HapticGEAR”的装置。通过这种装置,可以感受到“触压觉”。把这个装置用在视觉·胜的虚拟空间,即可以亲身感受到触碰到实物的感觉。

在虚拟的游戏空间里,人们会觉得视觉上的效果非常地真实,转动脸的话,景色也跟着视线变动;走路的话,两边景色也会朝后退。不过由于皮肤上没有任何的感觉,所以总觉得有点像是在梦中一样。不过,如果使用HapticGEAR的话,则可以在虚拟现实环境下,制造出更为真实的感觉。

嗅觉、味觉的错觉

上面列举了一些你的眼睛、耳朵、触觉可能被“欺骗”的例子。下面将要挑战的是你的味觉了!

请你准备好牛奶、白砂糖、大麦茶和牛奶咖啡。混合一下牛奶、白砂糖和大麦茶,鼓起勇气,喝喝看!你一定会惊叫:“畦,这不就是牛奶咖啡嘛!”和真的牛奶咖啡对比喝更有趣,大家可以试试看!

一般来说,所谓“错觉”,指的是实际情况和认识的不一样。这在视觉上很常见,如看到看不见的轮廓,以及有名的“卡尼莎三角”。

那么。在味道和气味的世界里,也有这样的现象吗?有。喝加了橙子味道的白糖水的话,会觉得是橙汁。这便是由于大脑是综合口味和气昧来判断对象(食物)的。又甜又有橙子味道的话,便会认为这是橙汁。

“大麦茶+牛奶+白糖”的味道是牛奶咖啡?

“白糖水+橙子气味=橙汁”这样的错觉是口味和气味在大脑里融合而产生的。有没有再明显一点的例子了呢?那便是“大麦茶+牛奶+白糖”。

牛奶咖啡中的苦味是来源于咖啡因。那么大麦茶中含有咖啡因吗?答案是否定的。但是,“牛奶咖啡=大麦茶+牛奶+白糖”这么一个“公式”却是成立的。为什么呢?这是由于它们有同样的味道。

现在的很多食品添加剂,就是根据味觉的错觉制造出来。

5个基本味道

在这里,要向大家介绍一下依靠现代科学诞生的最先进的机器——味觉传感器。

我们的舌头上有用来感觉味道的味蕾。味蕾聚集了许多味细胞。溶解于水的化学物质附在舌头的味细胞上,并把这些信息转变成电信号,通过神经传输到大脑。这便形成了“味道”。

味觉分为酸、咸、苦、甜和鲜5种,其中最后一种“鲜”味是近期才予以承认的。这些味道的电信息通过数千根神经传递到大脑,并在大脑中作出综合判断。

虚拟味道

酸、咸、苦、甜、鲜是味道里的“5个基本味道”,我们每天品尝到的各种各样的味道,都是由这5个基本味道组合而成的。这就像红、黄、绿是三原色,可以组成多种其他颜色一样。

现在有了味觉传感器,人们可以测定出食物的味道,通过电波传送并制造出相同的味道,也就是“虚拟味道”。事先记录下想要制作的食品的味道模式,组合各种味道的物质,使其更加接近自己想制作的味道。

在不久的将来,或许会有这么一天。你只需要告诉食品机你想要的味道,食品中心便会从网上告诉你所需要的数据库,你就可以尝到所希望的味道的食品了。

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