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未知

 


你能看到的最快的东西是什么?在几分钟或几秒内发生的事件很容易看到。时间尺度更小的事件——毫秒甚至更短——对我们来说是完全不可见的。为了观察它们,我们必须进行一种颞部显微镜检查。
 
时间的放大(在慢动作中可以看到非常快的速度)最早是在加利福尼亚,2号站也就是我们现在所知道的硅谷。但这是很久以前的地方成为著名的技术创新。
 
当时是19世纪后期,该地区到处都是油井、农业和酿酒业。大多数的旅行都是骑马,在赛马中打赌是一种常见的消遣方式。
 
每一个投注者都是为了赢钱,这是一位特别的马主利兰·斯坦福(Leland Stanford)的追求,他希望实现更快的速度,这刺激了捕捉时间的新技术。
 
全飞的战斗
 
看着一匹冠军纯种马疾驰,你会注意到马的腿模糊了。马的照片也是如此。以照片为例,相机的胶片(或数码相机中的电子传感器)将入射光随时间平均在一起。
 
以生物视觉为例,你的视网膜和大脑随着时间的推移平均处理由光引起的信号,产生类似的模糊效果。
 
在19世纪,从日常观察马的经验来看,人们很明显地认为,单凭肉眼是无法看清疾驰的马的步态细节的。一个备受争议的问题是,一匹疾驰的马的四条腿是否曾同时离地。
 
人们只是看不清马是否曾经满载而归。斯坦福大学(Stanford University)创始人利兰•斯坦福(Leland Stanford)意识到,更好地了解马的步态可能会在竞争中带来一些优势。
 
斯坦福决定解决这一问题,即是否所有的四条腿同时离开地面。
 
当时,摄影师通常是先用帽子遮住镜头,然后脱帽曝光,再把帽子放回去。当时还没有发明“快照”——快速打开和关闭快门。
 
由于这些早期摄影师总是用长时间曝光,一匹疾驰的马的腿所占据的各种位置全都合在一起变成了一片模糊。不可能同时确定马的腿是否离地——信息被时间的模糊抹去了。
 
为了缩短曝光时间,斯坦福找到了一位名叫埃德沃德·迈布里奇(Eadweard Muybridge)的英国人。经过一番努力,迈布里奇安装了一个奇妙的装置,其中包括一个弹簧和两块互相滑过的木板。

迈布里奇的装置产生了一个短暂的、可控的胶片曝光,曝光时间可能只有二十分之一秒。为了拍摄斯坦福的骏马萨莉·加德纳(Sallie Gardner)的一系列照片,迈布里奇布置了一组摄像机,用绊线触发它们。
 
Muybridge的结果显示在本文顶部的图像中。在第二和第三张图片中,马的四个蹄子都离开了地面。由于简单的技术进步,一扇通往“快得看不见的世界”的门被打开了。
 
斯坦福的纯种马西欧在1878年被后人捕获。
 
迈布里奇的定格动画照片很快就流行起来。对于那些对马不是那么感兴趣,而是对人类视觉迟钝感兴趣的人来说,照相机的功能提供了一个简单的人类局限性模型。对于我们无法看到马是否在全速飞行的解释似乎很明显:我们大脑中的视觉机器制造了时间模糊。
 
大脑模糊
 
时间模糊是一些感知速度限制的正确解释。我们无法看到荧光灯的持续闪烁就是一个例子。
 
荧光灯,即使是功能良好的荧光灯,也很可能包括你在办公室工作时头顶上的荧光灯,以每秒100次的速度闪烁,对视力来说太快了。我们看到的不是闪烁,而是开相位和关相位的平均值。
 
这种短暂的大脑模糊持续的时间很长,这可能足以解释为什么在快速奔跑时很难感知腿的相对位置。
 
然而,时间的模糊并不能完全解释马蹄之谜。我们的视觉不仅在马全速奔跑时失效,在它只是小跑时也失效。
 
在小跑的时候,马的腿通常走得很慢,不会让人觉得腿是模糊的——我们可以看到马的腿前后摆动的整个轨迹。然而,单凭肉眼还无法判断四条腿是否同时离地。
 
这是一种奇怪的感觉,可以很清楚地看到它们的腿和它们的动作,但却不知道它们之间确切的相对位置。在照相机方面,没有与这一人类缺陷相对应的东西。你可以在下面的电影中体验到这种现象。
 
一张照片只能反映单一的时间限制,即相机快门机制设定的曝光时间。相比之下,人脑中的视觉处理反应了一系列以不同速度运作的机制。在过去20年的实验室实验中,科学家们对其中一些机制进行了剖析,以揭示它们各自的速度极限。
 
在中间一行,人们无法察觉每一时刻这几组直线是平行的还是相对倾斜的。
 
我相信,这部电影展示了你大脑中阻止马蹄声同时出现的缓慢机制。
 
看电影的时候,你会看到两组线在向左和向右倾斜之间交替。你大脑中负责任的感知机制很容易就能提取出这些有方向感的线条,即使你的电脑以每秒12张图片的速度显示电影的中间一行。
 
然而,对于中间那行快速的线条,观察每一时刻的几组线条是相对倾斜的,还是共同倾斜的,是我们无法理解的。就像马蹄声一样,我们无法理解哪些事情是同时发生的。
 
当我们观看一个场景时,2号站代理在光线照射到视网膜后,我们的视觉大脑会对场景的局部区域进行单独处理,迅速提取出当前的形状和颜色。这些机制不需要确定在场景的其他地方同时出现的形状或颜色。我们的实验室结果表明,在某些情况下,连接这些元素——比如马的蹄子——需要一个独特的过程:视觉注意力的转移。

引起注意
 
在其技术意义上,视觉注意力是一种心理资源,用于加强处理选定的场景元素。大多数情况下,它会增强你眼睛指向的位置的处理能力,但你也可以选择你视野边缘的物体。很多人只是在某些特定的情况下才会注意到这一点,比如与陌生人共用电梯时,不要直视某物。
 
我们可以利用视觉注意力的转移,不用直视陌生人就可以“结账”。这种转移实际上一直都在发生,但通常注意力会自动而迅速地转移,以至于我们没有注意到这些移动。科学家们自己也一直在努力确定变化何时发生,以及它们对我们的感知有什么影响。
 
在我们的实验室中,为了揭示注意力在确定场景中物体之间的空间关系中的作用,我们使用了一个类似两圈彩色豆粒糖的显示器。看下面的电影从即将到来的当代生物学文章报道我们的实验。
 
判断哪些颜色是对齐的是可能的,但在更快的速度是不可能的。
 
参与实验的人被要求将他们的眼睛固定在中心的灰点上,以确保是注意力的转移而不是眼睛的转移导致了任何选择性加工。通过改变显示器的旋转速度,我们进行了一项测试,以找出注意力跟随碟片的最大速度。
 
当旋转速度超过注意速度限制(不幸的是不能在网页上显示)时,光盘和它们的颜色仍然很容易被察觉,但人们再也不能理解哪些颜色是相邻的。这就好像我们剥开了一层正常的视觉意识。
 
再加上另一项注意力测试的结果,这一现象表明,注意力的转移需要在精神上把相邻的元素联系起来。当色环旋转的速度超过了注意跟随它们的速度限制时,人们会继续感知颜色,但无法看到相邻的颜色。
 
当小跑的马的腿快速摆动时,情况可能是一样的。
 
一个多世纪以前,迈布里奇能够降低外部视觉事件的速度,以便用我们相对缓慢的感知过程来审视它们。
 
虽然这在毫秒尺度上产生了对物理世界的新见解,但无论是迈布里奇的相机还是后来的任何设备都未能成功地在精细的时间尺度上捕捉到精神世界。
 
但是,通过传统的心理实验技术和一点独创性,我们已经开始揭示形成我们视觉体验的短暂加工过程。

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