Читать книгу "Вычислительное мышление. Метод решения сложных задач - Питер Макоуэн"

Чтобы эксперимент был еще более научным, попросите друга сполоснуть рот чистой водой между дегустациями. В этом случае образцы не будут загрязнены.

Иллюзия температуры

Теперь познакомимся с иллюзией температуры. Возьмите три стакана воды, поставьте один в холодильник, наполните другой теплой водой из-под крана (именно теплой, а НЕ горячей), а в третий налейте обычную холодную воду, тоже из-под крана.

Поставьте три стакана в ряд в следующем порядке: теплая вода, вода комнатной температуры и холодная. Опустите палец одной руки в теплую воду и палец другой — в воду из холодильника. Подержите их так недолго, а потом опустите оба пальца в стакан с водой комнатной температуры. Пальцем, который был в теплой воде, вы почувствуете холод, а пальцем, который был в очень холодной воде, — тепло, хотя оба находятся в одном и том же стакане.

Произошло следующее: когда ваш палец был, скажем, в теплой воде, он приспособился к температуре этой воды. Ваше тело интересует только то, что изменяется в окружающей среде, потому что на эти изменения нужно реагировать. Поэтому, после того как ваш палец приспособился к теплой воде, при погружении в стакан с водой комнатной температуры он «рассчитывает», что вода будет теплой. Но когда оказывается, что это не так, мозг приходит к выводу: «Вода не теплая, значит, она холодная». Подобным образом палец в воде из холодильника привыкает к холоду, а когда он оказывается в воде комнатной температуры, делается вывод: «Вода не холодная, значит, теплая».

Иллюзия прикосновения

Если порыться в ящике с инструментами, можно найти материал для простой иллюзии — иллюзии наждачной бумаги. Осторожно потрите одну руку мелкозернистой наждачной бумагой, а другую — грубой. Теперь потрите обе руки наждачной бумагой со средним зерном. Ощущения в каждой из них будут разными. Почему? Потому что рука, которую потерли мелкозернистой наждачной бумагой, адаптировалась к легкой шероховатости, а рука, которую потерли крупнозернистой, адаптировалась к очень сильной шероховатости. Как и в иллюзии с температурой, когда руки приспособили осязательные ощущения к разной степени шероховатости, средний вариант будет ощущаться по-разному. Предскажите, используя объяснения иллюзии температуры, какая рука будет ощущать среднезернистую бумагу как более грубую. Потом проведите эксперимент и посмотрите, верна ли ваша догадка.

Иллюзия веса–размера

Эта иллюзия была впервые описана более ста лет назад. Если вы поднимете два предмета одинакового веса, вам покажется, что предмет меньшего размера тяжелее. Возьмите две пустые пластиковые бутылки разного размера и с помощью весов налейте в них одинаковое количество воды. Попросите друга взять их и спросите, какая тяжелее. Если друг ответит, что тяжелее маленькая бутылка, значит, вы наблюдаете иллюзию веса–размера. Можно даже сообщить, что оба предмета весят одинаково. Иллюзия сохранится.

Но этим странности не ограничиваются! Исследователи обнаружили, что, когда люди попеременно поднимают предметы одинакового веса, но разного размера, усилие в кончиках пальцев оказывается одинаковым, несмотря на иллюзию веса–размера. Одна часть мозга оказывается обманутой и сообщает, что они разные, в то время как другая знает правду. Но эти части не взаимодействуют друг с другом!

Оптическая иллюзия

Поскольку мозг обладает внушительной мощностью для обработки информации, поступающей от органов чувств, большую часть времени мы хорошо осознаем, что важного происходит в окружающем мире. Эти эксперименты получаются, поскольку они, учитывая особенности обработки информации мозгом, специально рассчитаны на то, чтобы заставить его ошибиться.

Но что происходит, когда источник данных об окружающей среде плох или слишком много помех? В этом случае мы испытываем особую иллюзию под названием парейдолия. Она возникает, когда нечеткий произвольный стимул (часто картинка или звук, например, плохо настроенного телевизора или радио) воспринимается как имеющий конкретный смысл. Мы видим животных или лица в облаках или слышим несуществующие скрытые послания на пластинках, проигрываемых наоборот.

Возможно, вам никогда не приходило в голову, что мозг сам изобретает кое-что из того, что вы «видите». Слепое пятно на сетчатке глаза — место, где зрительный нерв, по которому световые сигналы идут в мозг, отходит от глазного яблока. В этом месте вообще нет светочувствительных рецепторов, а значит, эта часть сетчатки физически не может ничего увидеть. Так почему вы абсолютно не ощущаете наличие этого овального участка без рецепторов диаметром около 1,5 мм? Оказывается, пустое место заполняет мозг. Он сам создает информацию, которая позволяет это сделать. Это своего рода заполнение имеет весьма изощренный характер и зависит от того, что мы наблюдаем в окружающем мире вокруг слепого пятна. Например, закройте левый глаз и смотрите правым на + на рис. 75. Теперь придвигайте и отодвигайте от себя страницу, пока X не попадет на слепое пятно. Мозг заполнит пустое место непрерывной прямой линией.

Итак, даже если ничего нет, мозг ищет знакомые и ожидаемые шаблоны. И при их отсутствии он их просто создает.

Математическая модель сознания

Закон Вебера–Фехнера

Как физический мир влияет на наши органы чувств? Это глубокий вопрос, очень важный для человеческого опыта, который беспокоит философов уже многие века. Мы ощущаем физический мир вокруг нас: глаза определяют интенсивность света, ухо чувствует изменения в атмосферном давлении, кожа — изменения в давлении на нее, нос ощущает присутствие химических веществ в воздухе, а язык — в пище. Но как вся эта физическая стимуляция на самом деле переходит в ощущение веса, восприятие слов, удовольствие от вкусной еды? Как определение характеристик стимула организмом переходит в мозге в опыт восприятия?

У нас до сих пор нет ответа на этот вопрос, но еще в 1860 г. немецкий доктор по имени Эрнест Генрих Вебер вместе с коллегой Густавом Фехнером открыл нечто крайне интересное. Существует простое математическое правило (скорее уравнение, чем порождающее правило), которое показывает, как соотносятся интенсивность раздражителя и интенсивность восприятия. Правило называется закон Вебера–Фехнера. Оно применимо к самым разным ощущениям и является одним из первых примеров математической модели, отражающей отношение тела к разуму. Вебер проводил эксперименты, а Фехнер нашел математические обоснования этого закона.

Увесистый психологический эксперимент

Вебер провел несколько классических экспериментов, которые помогли вывести это правило. Он завязывал человеку глаза и давал ему в руку предмет определенного веса. Затем постепенно добавлял вес до тех пор, пока человек не чувствовал, что вес увеличился. В данном случае вес предмета представлял собой интенсивность раздражителя, а способность человека ощущать изменения позволяла измерить разницу в интенсивности восприятия.