為什麼我的世界是立體的_風聞
观察者网用户_241334-2019-12-26 11:35
為什麼你的眼睛都朝前?為什麼你會具備立體視覺?人類的祖先是為了解決生存問題,為何你卻熱衷於欺騙自己的眼睛,去做一些奇怪的事情?這些疑惑,希望你在本期視頻中都能找到答案。
-文字稿-
人類可以感知空間的深度,是因為通過兩隻眼睛視差產生了具有景深的視圖,也就是立體感。這樣簡單的事實,直到十九世紀才被物理學家查爾斯·惠斯通第一次準確描述,並命名為雙眼深度知覺。曾經流行一時的旋轉舞女,就是深度知覺的一種特殊體現(運動深度知覺)。
惠斯通據此發明了最早的VR設備:反光立體鏡,可以讓佩戴者看到立體的圖像。正是因為發現這種視覺效果在娛樂上具有的無限潛力,人們前赴後繼地發明和改進了各種設備,這才有了今天的3D電影、VR眼鏡等等。
不過這並不是本期的重點,我們想要追問的是,深度知覺究竟從何而來,人類為何要進化出這樣一種立體視覺?
第一個相關的解釋,來自於解剖學家格拉夫頓·史密斯爵士,他在1912年提出了影響深遠的樹棲假説。也就是説,包括人類在內的靈長動物的祖先本是一種食蟲的夜行動物,隨着恐龍暴政的結束,大約在5千萬到6千萬年前,它們逐漸回到白天生活並棲息於樹上,主要以果子、樹葉為食。
而樹棲生活需要更好的判斷各種物體的距離,比如想從一棵樹跳到另一棵樹時,眼神不好可能會有非常糟糕的結果。
為了適應生存環境的變化,靈長目動物的視覺準確度越來越高,並通過將本來朝向兩邊的眼睛挪到前面,以雙眼視覺交叉的方式提高了深度感知能力。這也讓與之配套的神經系統變得越來越複雜;同時,原本用於尋找蟲子的嗅覺變得不再那麼重要,一部分靈長目動物的鼻吻變短,嗅覺退化;它們為了抓握樹幹還發展出了對指結構,並變得越來越靈活,爪子也失去作用退化為指甲。
這一系列變化的最終結果是誕生出了智人這一物種。
真是非常精彩的推理。然而這一假説有一個致命的缺陷,那就是松鼠。
我們知道松鼠也是典型的樹棲動物,根據趨同演化的原理,應該可以預測松鼠和靈長目越來越相似才對。但是它們的一對小眼睛,一個朝左一個朝右,卻並不會因為沒有立體視覺就從樹上掉下來,爪子的結構也讓它們在樹上奔跑跳躍自如。
在1974年,進化人類學家馬修·卡特米爾正是用松鼠這個例子來反駁樹棲動物假説,並提出靈長目動物是因為需要捕捉纖細枝條上的昆蟲,才逐漸進化出雙目向前的立體視覺,以及可以精確抓握的手掌。
其證據就是大部分捕食者都擁有類似的立體視覺。所以這一解釋被稱為:視覺捕食者假説。
然而這一假説被人反駁的速度更快。僅僅4年後,另外一位人類學家羅伯特·薩斯曼拿出了早期靈長目的化石,它們又平又圓的臼齒,説明其食物來源主要是植物,因而捕食者假説很難站得住腳。
薩斯曼也根據他對馬達加斯加狐猴的研究提出了另外一種推理:
1億3500萬年前第一種會開花的植物出現,等到5500萬年前最早的靈長目出現的時候,被子植物已經擴散到全世界,並形成了無數廣袤的森林。被子植物憑藉着遠超裸子植物的多樣性和複雜性,提供了營養均衡、取之不盡的食物,果實、花蜜、樹葉、嫩芽和樹汁等等。
我們的祖先只是在恰當的時機,搶佔了這個生態位,為了準確摘取花朵、果實發展出深度知覺。這被稱為被子植物輻射假説。其最大的優點,就是解釋了為何原本好好的食蟲動物怎麼就上了樹。
然後,生物學家馬克·常逸梓説,你們都完全搞錯了一件事,那就是立體視覺雖然對判斷距離或是捕食有一些幫助,但是沒有必然關係。類似鼬科這樣的獵食者,就基本沒有視覺重疊,但是也可以很好的捕捉獵物。因為單眼也可以憑藉物體的運動速度、相對大小等等信息判斷出距離。
雙目向前的立體視覺,其正確的用法被他稱為「X射線視力」。比如豎起一根指頭在眼前,你會發現依然可以看到它背後的景象,這是因為雙眼從不同的角度去取景,然後在大腦裏進行合成,把被遮擋的部分還原了出來。本質上講,這其實就是立體視覺的另外一種描述方式而已。
這樣一種能力,對於生活在枝葉繁多的樹上的靈長目,或是經常需要躲在草叢裏伏擊的獵豹獅子之流,都非常有用。對於那些在空曠草原上等待被捕獵的動物們就沒什麼用。
同時顯然可知,這種「透視」能力的效果取決於雙眼之間的距離。雙瞳之間分的越開,就可以透視越寬的障礙物。也就是説體型決定了一個物種是否真的會進化出立體視覺。這也就是松鼠和我們不一樣的原因,因為它們即便雙目向前,也沒法「透視」那些比它們腦袋還寬的樹葉。
這可能是目前對立體視覺最富有邏輯的解釋了。當然,關於人類或靈長目立體視覺起源的科學爭論,還遠沒有到終結的時候。
對於大部分人類來説,為何會有立體視覺,或是它本來是做什麼的並不重要,如何通過欺騙它來做一些奇怪的事情才更加重要。
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