Hyppää pääsisältöön

Hämmentävä optinen harha muuttaa värejä - Illuusiot ovat hauskaa viihdettä, mutta niillä tehdään myös tiedettä

Blogisti Jukka Häkkinen
Blogisti Jukka Häkkinen Kuva: Yle illuusiot,Yle Tiede

Sosiaalinen media vilisee optisia illuusioita, jotka johtavat näköaistia harhaan. Siinä missä useimmille meistä illuusiot ovat hauskaa viihdettä, havaintopsykologeille ne ovat vakavan tieteenteon välineitä, joilla pyritään edistämään ja kumoamaan teorioita ja joista käydään myös kiivasta väittelyä.

Jokin aika sitten sosiaalisessa mediassa kiersi amerikkalaisen professori David Novickin kehittämä upea konfetti-illuusio, jossa saman väristen ympyröiden värit muuttuvat ympäristön vaikutuksesta. Illuusio on voimakkaampi katseen kohdistuksen ulkopuolella tai jos kuvaa katsoo kauempaa.

Skip Twitter post

Saman illuusion toisessa versiossa kaksi samanväristä ympyrää liikkuu juovien keskellä. Ympyröiden väri muuttuu kun ympyrät siirtyvät reunasta toiseen. Ensimmäisessä videossa ympyrät liikkuvat samaan suuntaan ja toisessa vastakkaisiin suuntiin.

Skip Twitter post

Skip Twitter post

Novickin hienot illuusiot liittyvät pintojen havaitsemisen ilmiöön, jonka psykologi Michael White huomasi vuonna 1976 selaillessaan OP-taidetta käsittelevää kirjaa. Taiteilija Susan Hirthin teoksessa 11th grade harmaasävyt muuttivat vaaleuttaan ympärillä olevien elementtien vaikutuksesta.

White oivalsi, että on kyse uudesta illuusiosta. Hän teki kuviosta erilaisia versioita ja selvitti ilmiön ehtoja. Koska tietokoneet olivat vielä harvinaisia, kuviot piti leikata mustasta ja harmaasta paperista. Askartelu tuotti tuloksia ja White kiteytti efektin alla olevaan kuvioon, jossa harmaiden alueiden vaaleus riippuu sen ympärillä olevista alueista. Oikeanpuolimmaisesta kuvasta olen poistanut tummat alueet, jotta palkkien todellinen harmaasävy näkyisi. White julkaisi illuusionsa Perception-lehdessä vuonna 1979.

kuva illuusio
kuva illuusio Kuva: Jukka Häkkinen illuusiot

Whiten tietämättä saksalainen Hans Munker oli julkaissut illuusion värillisen version vuonna 1970 opinnäytetyössään. Munkerin kuvissa värien havainto muuttuu niitä ympäröivien alueiden värin mukaan.

Illuusio
Illuusio Kuva: Jukka Häkkinen illuusiot

Ajan myötä illuusiota on alettu kutsumaan Munker-White –illuusioksi eli kumpikin löytäjä sai osansa kunniasta. Illuusion taustalla ovat näköjärjestelmän pintoja ja ääriviivoja hahmottavat prosessit. Näille prosesseille on erityisen tärkeää selvittää, mitkä näkymän ominaisuudet ovat pinnan ominaisuuksia ja mitkä kuviot syntyvät muulla tavalla. Aurinkoisena päivänä kuvatusta seinästä pitää erotella seinän todellinen väri ja hahmottaa, että tummat alueet ovat varjoja eivätkä maaliläikkiä.

varjot seinässä
varjot seinässä Kuva: Jukka Häkkinen Yle Tiede,Parveke

Aivojen tasolla ilmiötä on pyritty selittämään monilla tavoilla. Erään teorian mukaan se liittyy ääriviivojen ja pintojen hermostolliseen käsittelyyn aivoissa. Kun näkymä välittyy silmistä eteenpäin, siitä erotetaan eri yksityiskohtien tasoja. Jotkut mekanismit selvittävät pieniä yksityiskohtia ja jotkut mekanismit puolestaan suuria yksityiskohtia. Varhainen näkötiedonkäsittely koostuu suuresta joukosta tällaisia mekanismeja, jotka tarkkailevat näkökenttää kukin oman kokoisen ikkunansa läpi.

Pieniin yksityiskohtiin erikoistuneen järjestelmän näkökulmasta maailma näyttää teräviltä ääriviivoilta.

muokattu, ääriviivoja korostava kuva, jossa varjoja seinällä
muokattu, ääriviivoja korostava kuva, jossa varjoja seinällä Kuva: jukka häkkinen Yle Tiede,Illuusio

Suuriin yksityiskohtiin huomionsa kiinnittävät mekanismit puolestaan näkevät maailmasta vain karkeat piirteet. Todellisuudessa aivoissa yksityiskohtien tasoja on enemmän kuin kaksi, eli näkymästä on olemassa monia eri versioita. Munker-Whiten illuusio syntyy kun näköjärjestelmä yhdistelee näitä eri yksityisyyskohtaisuustason kuvia ja erityisesti niiden ääriviivoja toisiinsa. Tällä teorialla on pystytty selittämään Munker-White-illuusio monissa yhteyksissä, mutta kaikki eivät ole asiasta samaa mieltä. Tieteellinen keskustelu illuusion ympärillä on kiivasta ja eri teorioita tukevia koeasetelmia kehitetään edelleen.

blurrattu kuva varjoista seinällä
blurrattu kuva varjoista seinällä Kuva: Jukka Häkkinen Yle Tiede,Illuusio

Eräs esimerkki on Paola Bressanin esittämä illuusio, jossa harmaiden ympyröiden väri muuttuu Munker-White –tyyppisesti, vaikka ympyrät eivät kosketa toisiinsa. Tätä ei pidetä yhteensopivana ääriviivojen käsittelyyn liittyvän teorian kanssa.

illuusio
illuusio Kuva: Jukka Häkkinen illuusiot

Toinen esimerkki on Arthur Shapiron illuusio, jossa vaikutus tapahtuu näytön toiselta reunalta toiselle. Videossa keskellä olevat suorakaiteet välkkyvät samaan tahtiin. Muuttamalla ympärillä olevien palkkien kokoa ja sijaintia välke muuttuu vuorottelevaksi. Vaikka asiaa on videota katsoessa vaikea uskoa, muutokset välkkeessä ovat illusorisia ja palkit välkkyvät samaa tahtia koko videon ajan. Myös tätä esimerkkiä on pidetty ristiriitaisena ääriviivaselityksen kanssa.

Havaintopsykologiassa illuusiot eivät siis ole viihdettä vaan vakavan tieteenteon välineitä, joilla pyritään edistämään omia teorioita ja kumoamaan muiden teorioita. Alan lehdissä keskustelu käy välillä kuumana ja esimerkiksi Munker-White-illuusioon liittyvän keskustelun kiihkeyttä on päivitelty poikkeuksellisen kiivaaksi. Reipas väittely kuuluu tietenkin tieteeseen ja tässä tapauksessa sen sivuvaikutuksena syntyy jatkuvasti uusia illuusioita meidän ihmeteltäväksemme.

Kirjoittaja: Jukka Häkkinen

Havaintopsykologi Jukka Häkkinen tietää, mikä on katseidemme ja silmänliikkeidemme salaisuus. Häkkinen tutkii kuvien havaitsemista sekä ihmisen ja teknologian vuorovaikutusta Helsingin yliopistossa. Jukka on toiminut myös Skepsiksen puheenjohtajana, joten yliluonnolliset ilmiöt ja niiden psykologiset taustat ovat tuttuja juttuja. Häkkinen on perehtynyt myös ufosieppauksiin, enneuniin ja valemuistoihin.

Yle Tieteen asiantuntijat bloggaavat itselleen tärkeistä tiedeaiheista.

Liity Yle Tieteen yhteisöön Facebookissa.

Uusimmat sisällöt - Tiede