优等生必备能力训练：观察力

人们经常说：“耳听为虚，眼见为实。”在日常生活中，人们经常用“这是我亲眼看到的！”来证明一个事物的真实性。不可否认，眼睛是人类最重要、最直接也最能反映事物原貌的感觉器官。有的时候，人们眼睛所看到的景象并不一定就是事物本身，因为某些情况下，是存在视觉误差的。视觉误差的出现是有条件的，只要条件具备，错觉就必然会产生。

错觉，是指人们对外界事物的不正确的感觉或知觉。产生错觉的原因，除了客观事物本身的特点外，还和观察者生理和心理等方面的因素有关。其中，生理因素主要与人们感觉器官的结构和特性有关，而心理因素大多与人们的生活经验有关。

例如，当我们坐在飞驰的火车上，看着窗外的景物时，会感觉它们在向反方向移动，这是一种运动错觉；或者，当你掂量1kg棉花和1kg铁块时，你会觉得铁块更重一些，这是形重错觉；等等。

错觉是一种被歪曲的知觉。最常见的错觉是视觉方面的错觉——视觉误差。视觉误差又称视错觉，是指人和动物通过视觉感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静所获得的信息与被感知外界物体真实的大小、明暗、颜色、动静之间的差别。视觉误差是当人或动物观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。

美国范德比尔特大学的科学家托马斯•詹姆斯及其同事通过两个实验证实了视觉误差的存在。

第一个实验：

托马斯•詹姆斯等人让接受实验的志愿者(以下简称受验者)观看计算机屏幕上的球。这个球是由很多的点构成的，这些点或是向左或是向右转动，让人们感觉这个球也在相应朝这个方向转动。托马斯让受验者说出球的转动方向，认定向左转和向右转的人大约各有一半。其实，这些点向左或是向右转动的时间是相同的。接着，托马斯让受验者在观看屏幕的同时，手中还触摸一个向左或向右转动的用聚苯乙烯泡沫塑料做成的球，希望人的触觉能影响大脑的判断。结果是，只有 65%的受验者宣称他看的球的转动方向与他触摸的一致，这表明触觉并没有对结果产生很大的影响。

第二个实验：

托马斯让受验者闭上一只眼睛来观看一只真实存在的转动的球。由于受验者只用一只眼睛观察，他不能肯定地说出球的转动方向。接着，他们又让受验者触摸一只球，感觉转动的方向，结果只有 70%的受验者正确说出了球的转动方向，另外30%的受验者还是被错误的视觉信息所误导。

由此，托马斯等人得出结论，视觉观察的结果对于大脑的判断最为重要。人的大脑不是将视觉和触觉所获得的信息联合起来的，而是分开加以处理的，而且更相信视觉信息，尽管有些时候触觉信息更可靠。

托马斯的这个实验在证实“眼见为实”的同时，却也恰恰证明了“眼见不一定为实”。

人类的视觉是由于物体的影像刺激视网膜上的感光细胞所产生的。外界的物体反射出来的光线，依次经过角膜、瞳孔、晶状体和玻璃体，经过折射，最终落在视网膜上。视网膜上有对光线敏感的细胞。这些细胞受到光线刺激后产生兴奋，产生的神经冲动沿着视神经传入大脑皮层的视觉中枢，即大脑皮层的枕叶部位，在这里把神经冲动转换成大脑中认识的景象，这些图像信息经过加工处理后，最后传递给大脑，人就产生了视觉。

通过视觉，人们能够感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静等，从而获得对人们生存具有重要意义的各种信息。据统计，对人类来说，至少有 80%以上的外界信息是经由视觉获得的。

但是，人们的眼睛不同于照相机或者摄像机，视觉也不是简单的机械的复制，还要经过光线的折射和大脑对物体影像的再加工，要经过“角度感”—“形象感”—“立体感”等步骤，把客观事物的图像根据摄入的信息在大脑虚拟空间中还原。

在这些加工和处理的过程中，视觉误差就产生了。

首先，人的眼睛是有视觉限制的，并不是所有的光线都能使人产生视觉。科学家告诉人们，人眼所能看到的光线，只在一定的电磁波长范围内，是极为有限的一小部分。电磁波谱中人眼可以感知的部分，叫作可见光。可见光谱也没有精确的范围，一般人的眼睛可以感知波长为400～760nm的电磁波，但还有一些人眼能够感知到的波长为380～780nm的电磁波。不同波长的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。这也就使人能够区分出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同的颜色。正常视力的人眼对波长约为555nm的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。

有些其他生物能看见的光波范围与人类不一样，例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段，这对于它们寻找花蜜有很大帮助。而像红外线和紫外线，都是不能使人产生视觉的。因此正常人的眼睛，也可以说是有“缺陷”的。也因为如此，太空中原本大放光明的地方，一直以来都被人们认为是漆黑一团。人们想要观察到那些隐藏在黑暗中的天体，只有借助某些工具，如哈勃太空望远镜，它们是可以利用红外线来观察天体的。

另外，人们的眼睛还存在盲点。众所周知，人眼的视神经是在视网膜上面汇集到一个点才穿过视网膜连进大脑的。在这个点上，是没有感光细胞的。如果一个物体的影像刚好落在这个点上，人们就会看不到。

人们看到的视觉影像都是一幅幅独立的静态的“照片”，为什么人们能看到很多像电影一样的动态画面呢？这是因为视觉暂留现象。人们在看东西的时候，物体反射的光线刺激眼睛里的感光细胞形成感光色素来显影，而感光色素的形成需要一定的反应时间，这就形成了视觉暂留。视觉暂留现象使视网膜所产生的视觉在光线刺激停止后，仍然能够保留一段时间，一般可以继续保留0.1～0.4s。电影的拍摄和放映利用的就是这一原理。人们在看电影时，实际上银幕上是一张张静态的图像，画面是明暗交替的，人物的动作也是跳动的。但是在人们看来，画面并没有明暗变化，人物的动作也是连续的。这是因为电影的画面一般以每秒钟 24 个图像的速度变换，由于视觉暂留，人们不会察觉出动作的不连续。

另外，人类有两只眼睛，而且两只眼睛之间又有一定的距离。当人们观看景物时，两只眼睛会单独成像，并由大脑将两幅画面重合并加以整理，形成视觉。人们判断物体的远近位置和立体感等也与此有关。人们都有过这样的经验：在一个物体逐渐靠近人们的双眼，并达到一定的距离的时候，左眼的视线会向右，右眼的视线向左，两条视线交叉。也许很多人都做过这样一个实验：把笔或一根手指放在眼前，离得足够近的话就可以观察到两个图像。这也是一种视觉误差——左右分离。

除了这些生理的因素引起的误差外，心理因素也可以引起视觉误差。像“杯弓蛇影”“草木皆兵”等，这些错觉和误差都是与人们的心理因素相关联的。

日常生活中，人们经常能看到一种现象，太阳在早上看起来往往比中午的时候大一些。这种现象叫作“月亮错觉”。《列子》中记载的“两小儿辩日”的故事，即“日初出大如车盖，而日中则如盘盂”，就是月亮错觉的一个例子。太阳初升接近地平线时人们平视它看到的面积和太阳当空时人们仰视它看到的面积几乎是一样大的，而且太阳在视网膜上形成的影像的大小也是相同的，但是，一般人总是觉得接近地面时的面积要比当空的时候大出30%～50%。这是为什么呢？

众所周知，同一个物体，放在比它大的物体群中会显得小，放在比它小的物体群中则会显得大。同理，早晨的太阳，刚从地平线升起时，背景是树木、房屋及远山和一小角天空，在这样的比较下，此时太阳就显得大。中午太阳高高升起，广阔无垠的天空是衬托的背景，此时太阳就显得小了。另外，白色(或浅色)的形体在黑色或暗色背景的衬托下，具有较强的反射光亮，呈扩张性的渗出，这种现象叫光渗。当太阳初升时，背景是黑沉沉的天空，太阳格外明亮，对比强烈，所以会显得大一些；而到了中午，背景是万里蓝天，太阳与其亮度相差不大，就会显得小一些。

于雷，毕业于北京大学。喜欢读书和思考，长期致力于青少年益智和教育领域。中国逻辑学会会员，逻辑思维训练专家。出版有《北大清华学生爱做的400个思维游戏》《逻辑思维训练500题》《逻辑思维训练500题（白金版）》、《逻辑思维训练500题（少儿版）》等一批青年益智读物，深受广大读者欢迎。其中《逻辑思维训练500题》被北京图书大厦评为“2008年读者最喜爱的图书（社科类）”，销售已逾10万册。

　　观察力，是指通过感觉器官准确、全面、深入地感知客观事物特征的能力。通过观察，人们可以对被观察对象的形象、声音、气味、规则、原理等有更加深入的认识。观察力不仅仅是通过观察来体现，它还包括理解、判断、分析、逻辑推理等一系列过程，它是一种感觉与思维高度协调的能力。观察力的高低关系到一个人对事物的认识程度和水平。
　　《优等生必备能力训练：观察力》共分为五篇，分别从纠正大脑误差、发现另类角度、积极锻炼眼力、关注微小细节、善于总结规律五个角度训练读者的观察力，并配有大量的练习题目。希望通过这些讲解和练习，可以让学生体会到观察之美、发现之乐。
　　《优等生必备能力训练：观察力》的适读人群如下：广大青少年，尤其是对数理化缺乏兴趣的学生；想要改变思维方式，提高逻辑思维能力的年轻人；参加世界500强企业面试，或者报考公务员、MBA的应试者；渴望提高创新思维能力，给大脑充电的上班族。

第一篇 纠正大脑误差
基础知识介绍
观察训练营
1．灰度
2．深度
3．侧抑制
4．高帽
5．正弦波幻觉
6．长短
7．线段
8．八字错觉
9．高度幻觉
10．三角形错觉
11．距离错觉
12．拖兰斯肯弯曲错觉
13．谢泼德桌面
14．平行
15．平行线
16．曲线幻觉
17．不平行错觉
18．平行还是相交
19．策尔纳幻觉
20．这些线平行吗
21．这是正方形吗
22．这是个圆吗
23．圆怎么变成了心形
24．弗雷泽螺旋
25．缠绕
26．韦德螺旋
27．切斯塞尔幻觉
28．曲线错觉
29．黑林幻觉
30．奥毕森幻觉
31．伯根道夫环形错觉
32．盒子错觉
33．庞泽幻觉
34．不共线错觉
35．康斯威特方块
36．消磨亮度幻觉
37．色度错觉
38．蒙德里恩幻觉
39．共时对照幻觉
40．冯特区域错觉
41．冯特色块错觉
42．双塔
43．角度大小
44．圆圈
45．直线
46．奇怪的门
47．隧道
48．恐怖的地下室
参考答案

第二篇 发现另类角度
基础知识介绍
观察训练营
49．公园里的狮子
50．脸
51．鲁宾的面孔
52．栏杆中的人
53．凯尼泽三角形
54．男人还是女人
55．隐藏的单词
56．背景幻觉
57．两套厨房用具
58．不同动物的镶嵌
59．怪物镶嵌
60．老人与情侣
61．人群
62．老妇与少女
63．萨克斯手与美女
64．单词
65．手掌与狮子
66．爱情的背后
67．角度
68．老妇与少女
69．变老的错觉
70．海鸟还是海岛
71．因纽特人
72．伪装错觉
73．大象的腿
74．这是什么结构
75．不可能的叉子
76．筷子三塔
77．三个还是四个
78．奇特的烤肉串
79．凯旋门
80．三角形
81．扭曲的三角
82．不可能的螺丝帽
83．不可能的书架
84．反射错觉
85．望楼
86．上升和下降
87．瀑布
88．上与下
89．楼梯
90．相对性
91．手画手
92．网格错觉
93．闪烁的点
94．幻觉产生幻觉
……
第三篇 积极锻炼眼力
第四篇 关注微小细节
第五篇 善于总结规律