在《头部旅行》系列中，《大众科学》探索了我们的大脑、感官以及它们之间发生的奇妙现象之间的关系。
当你看向陨石坑的航空图像时，你看到了什么？它看起来像一个压入地面的大碗吗？还是像一个凸起在你面前的土堆？你看到它的方式取决于光线照射的角度——这是一个小因素，却对我们感知世界的方式有着巨大的影响。
“陨石坑错觉”是一种现象，当图像水平或垂直翻转，且光源不再像从上方来时，凹陷——例如陨石坑、脚印，甚至餐盘的切片——会突然看起来像一个凸起的按钮。卫星拍摄的陨石坑照片是从上方拍摄的，通常只有当太阳光线与表面平行时，才会产生阴影。当图像中的光线以这种方式——从地平线而不是头顶照射过来——定向时，我们对场景的感知就会改变。一旦我们旋转图片，使光线角度位于上方，它看起来又会是凹陷的。
人类的视觉处理默认采用“光线来自上方”的假设，因为世界上大多数我们遇到的亮度——如太阳或家中的 LED 灯——通常来自天空或天花板。我们的视觉系统利用这种感知来处理表面的形状和曲率。即使我们的大脑错误地将陨石坑感知为向外凸出，促成这种错觉的光学过程仍然是正常运作的。
约翰霍普金斯大学心理学与脑科学系的助理教授 Jason Fischer 表示：“这有点像视觉系统进行的一种运算顺序。“通过将图像上下翻转，但保持光线来自上方的假设，就会导致对形状的重新解释。”
人脑及其处理信息的方式很奇特。我们的感官旨在提供对世界尽可能准确和有用的解释，因为它们是我们接触物理现实的方式。但由于光线角度造成的凸凹混淆，说明了我们大脑日常面临的更广泛的计算挑战。例如，在空心脸错觉中，由于现实世界的前提是面孔是凸出的，所以人脸面具的凹陷侧乍一看会显得凸起。
另一个例子是月球错觉，当月球在近地轨道上接近地平线时，它看起来会非常巨大，尽管它的宽度没有改变。对于我们的大脑为何以这种方式感知月球，并没有确切的答案。但一些科学家认为，我们依赖于庞佐错觉所展示的相同机制，该错觉中，一组汇聚的平行线模糊了我们对两个宽度相同的物体的感知。在这个错觉中，我们的大脑将汇聚的线条解读为正在消失远去；因此，放在这些线条上较远的一个物体看起来会更宽。由于我们的大脑天生就会这样解读物体，因此树木和建筑物被认为在月球的情况下充当了汇聚线。Fischer 解释说：“这就是为什么我们有时会用到‘超级月亮’这个词：‘当它靠近地平线时，它看起来更远，因此你认为它更大。’”
无论是在地球上观测月球，还是通过 NASA 的探测器和望远镜，我们都在根据从环境中获取的输入，快速构建和重建我们对眼前事物的理解。尽管生活在三维世界中，我们将周围环境的信息记录为二维图像。因此，我们的视觉过程进化是为了做出 Fischer 所说的“合理的假设”。
Fischer 说：“你正在使用这两个二维图像来尝试恢复场景中的深度，[但]信息量远远不足，这意味着没有足够的信息来完美地知道场景中物体的三维形状和位置。所以你必须做出一些最佳猜测。”
请记住，我们寻找的东西之一是关于深度的线索。美国大学教授、*《视觉错觉牛津指南》*的编辑 Arthur Shapiro 表示，这可以包括光线和阴影，它们在帮助我们的大脑辨别物体是凸起还是凹陷方面起着重要作用，但也可以包括纹理。例如，从粗糙到细腻的渐变会使二维图像看起来像是在向我们倾斜。
你不仅可以用陨石坑来探索这种把戏。Shapiro 解释说：“在有大量阴影的峡谷的航空摄影中，峡谷常常看起来像山脉，而山脉则看起来像河流。这是因为你不再处于一个光线来自上方的世界。它来自左边或右边。” 这就是为什么天文学摄影师经常使用双筒望远镜来帮助最终图像在肉眼看来是正确的。
尽管我们的视觉感知有限，但它们确实是尽力而为。
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