心智探奇：参考框架对人类心智的影响

2024-01-23 理论教育版权反馈

【摘要】：使用视觉信息的关键不在于重塑它，而在于适当地获取它，这就要求有一个有用的参考框架或坐标系统。通过命名一个提问者已经知道的物体——参考框架——并描述“它”相对于这个框架距离有多远，在什么方向。越过二维半草图移动的最简单参考框架是根植在大脑里的一个。或许还有补偿头部和身体移动的参考框架。视网膜框架与内耳框架的协调以一种令人惊讶的方式影响了我们的生活：它导致移动眩晕。

这个二维半草图是视觉系统巧妙设计、协调运转设备的杰作。它只有一个问题：这个作品在交货时是没有用的。

二维半草图中的信息是被列注在一个视网膜的参考框架中的，这是一个以观看者为中心的坐标系统。如果一个特定单元说，“这儿有一个边缘”，“这儿”的意思是视网膜上那个单元的位置——比方说，当你正对着这条线观看的时候，这个位置指的就是你的正前方。如果你是一棵树，在看另一棵树，那没问题，但只要有东西一动——你的眼睛、你的头、你的身体、一个看到的物体——原有的信息便会悄悄地移动到阵列上的另一个位置栖息。排列中信息引导的任何大脑的部分会发现，现在信息失效了。如果你的手被引导着伸向视域中心，因为那个地方有一个苹果，现在这只手伸向的地方只是一片空地。如果昨天你在看你车门把手时会记起你的车的图像，今天你所看到的车挡板将不符合这个图像；这两幅图景几乎不会重叠。你甚至无法做出简单的判断，比如两条线是否是平行的。还记得交汇在一起的铁轨吧。

这些问题令人渴望在脑海中有一个刻度模型，但那不是视觉所提供的。使用视觉信息的关键不在于重塑它，而在于适当地获取它，这就要求有一个有用的参考框架或坐标系统。参考框架与位置的观念是纠缠在一起的。你如何回答“它在哪里”这个问题呢？通过命名一个提问者已经知道的物体——参考框架——并描述“它”相对于这个框架距离有多远，在什么方向。一个如“冰箱旁边”的语言描述、一个街道地址、指南针方向、经度纬度、全球定位系统卫星坐标——这些都表示相对于一个参考框架的距离和方向。爱因斯坦构建他的相对论是凭借质疑牛顿假定的参考框架，这个参考框架在某种程度上像空中楼阁一样，与其中任何东西都不相关联。

用二维半草图包装的参考框架是视网膜上的位置。因为视网膜在不断地旋转，它就像描述方向时说“在停在灯这儿的米色庞提亚克旁边与我会面”一样没有用处。我们需要一个在眼睛四处乱逛时，仍静止不动的参考框架。假设有一个回路能够将一个无形的参考框架滑过视域，就好像是配备在步枪的准心装置里可以在前景上来回滑动十字标记一样。再假设从视域中淘取信息的任何机制都被锁定在来复枪瞄准视线界定的位置（例如在瞄准中心上面两个槽口或是左边一个槽口）。计算机显示器有一个有些类似的装置——光标。读写信息的命令相对于一个特定点来这样做，这个点可以在屏幕上被任意定位，当屏幕上的资料向上翻时，光标也随之移动，好与它原来所指向的图画或是文字资料保持在一起的状态。为了让大脑使用二维半草图的内容，它必须采用一个类似的机制，确切地说，是一些机制。

越过二维半草图移动的最简单参考框架是根植在大脑里的一个。感谢光学定律，当眼睛向右移动时，苹果的图像迅速溜到了左边。但是，让我们假想大脑将有关神经系统的命令传送给眼球肌肉的时候，同时也送了一份命令的副本给我们的视域，好让后者能够使用这些信息，将十字标记往相反的方向移动，与眼球移动相同的距离，如此一来，十字标记便能够持续停留在苹果上，而那些依靠这个标记由视域获得信息的心智过程也能持续得到正确的资料。这个过程可以自然地持续下去，就好像什么事也没发生过，尽管视域的内容已经滑转过来了。

这有一个对这种抄送的简单演示。移动你的眼睛，而世界没有移动。现在闭上一只眼睛，用你的指头轻触另一只眼睛；世界开始跳动。在这两种情况下，眼睛都在移动，视网膜图像都在移动，但只有当眼睛被指头轻推时，你才看到了移动。当你决定看某个地方而移动眼睛时，给眼睛肌肉的指令被抄送至一个将参考框架与滑动图像一起移动的装置，这样就抵消了你主观上对移动的感觉。但当你用手指推眼睛移动时，框架转换装置被绕过了，框架没有被转换，于是你把剧烈跳动的图像解释为来自一个剧烈跳动的世界。

或许还有补偿头部和身体移动的参考框架。它们为视域中每一小块平面，赋予了一个相对于房间或地面的固定位置；这个位置在身体移动时仍保持不变。这些框架转换或许是由对颈部或身体肌肉的指令拷贝所驱动的，它们也可能是由跟踪视域内容滑动的回路所驱动的。

另一个便利的覆盖是标出世界上大小相等区域的不规则心理格子。一个我们双脚附近的格子标记会覆盖一大片视域；一个地平线附近的格子标记会覆盖一小片视域，但如果沿着地面测量的话，其实这两片视域具有相同的范围。因为二维半草图的每一点都包含了深度信息，格子标记对大脑来说比较容易计算。这个世界校准的参考框架使我们能够判断我们皮肤之外的事物的真实角度和范围。知觉心理学家吉布森（J.J.Gibson）认为，我们在视网膜映像上的确附加有这种真实世界的度量感觉，我们能够在心理上在使用它与不使用它之间迅速跳转。站在两根铁轨之间，我们能够推测到一个会看到铁轨交汇的心理框架，或是另一个将之看作平行的框架。这两种态度被吉布森称为“视域”和“视界”，它们源于利用视网膜框架或世界校准的框架来获得相同的信息。

而另一个无形框架是重力的方向。心智的铅锤来自内耳的前庭系统，它是一个包括3个半圆形的、彼此定位角度适中的细管。如果任何人怀疑自然选择利用了人类后来才重新发现的设计原则，让他去观察刻画头盖骨的笛卡儿XYZ坐标轴吧！随着头的下垂、摆动和摇晃，管腔中的液体四处搅动，触发了记录移动的神经信号。大量的小颗粒贴到了其他膜上，它们记录了线性移动和重力方向。这些符号可以被用来旋转心理瞄准器，这样它们就总是正确地指向“上方”。这就是为什么世界似乎并没有倾斜，尽管人们的头几乎没有铅锤般笔直。眼睛在头上向顺时针或逆时针方向偏斜，但偏斜度只能抵消头的小幅偏斜而已。奇怪的是，我们的大脑并没有对重力做出多少补偿。如果补偿是完全的，当我们侧躺下甚至头朝下倒立时，世界看起来仍是正常的样子。当然，事实并非如此。你侧躺时，几乎无法看电视，除非你用手把头支起来；你也不可能看书，除非你把书斜着拿。或许因为我们是生活在陆地上的生物，我们在大多数情况下是用重力信号来使自己的身体保持直立，而不是把重力信号当作视觉输入不均衡时的补偿。

视网膜框架与内耳框架的协调以一种令人惊讶的方式影响了我们的生活：它导致移动眩晕。在通常情况下，你移动时，两个信号同步作用：视域中传来质地和色彩的冲击，内耳中传来的关于重力和惯性的信息。但如果你在一个像汽车、轮船或轿子一样的代步工具中移动时——这在演化意义上是前所未有的移动方式——内耳会说，“你在移动”，但墙壁和地面会说，“你静止不动”。移动眩晕就是因为这种不匹配引发的，常规的处理方式会使你减轻这种感觉：不看书；看窗外；注视地平线。

许多宇航员会有长期太空眩晕，因为太空中没有重力信号，这时重力和视觉极度不匹配。太空眩晕用加恩（Garn）来度量，这个单位是以来自犹他州的共和党参议员杰克·加恩（Jake Garn）来命名的，他利用他在NASA经费分组委员会的职位，争取到超级公款旅游——一次太空之旅。年轻的宇航员加恩创造了历史，成为古往今来无出其右的“呕吐状元”。更糟糕的是，航天器的内部并没有给宇航员提供一个世界校准的参考框架。因为设计者认为，在没有重力的情况下，“地板”“天花板”和“墙壁”都是没有意义的，因此他们还会将仪器放在所有6个平面上。不幸的是，宇航员带着他们的陆生大脑，因而就彻底迷惑了，除非他们停下来对自己说，“我将假装那个方向是‘上’，那个方向是‘前’”等。这会起一定作用，但如果他们向窗外看，看到他们上面的陆地，或是瞥见一个同事正大头冲下在漂浮，一阵恶心就会猛冲上来。太空眩晕对于NASA来说是一个值得关注的问题，不仅因为这导致了成本高昂的飞行期间工作效率的降低；你完全可以想象零重力下呕吐的复杂情况。它还会影响虚拟现实的萌芽技术，这种技术让人们戴上一个宽视野头盔，向人们展示一个呼啸而过的合成世界。《新闻周刊》评价道：“这是自过山车以来最让人反胃的发明了。我们更喜欢百威啤酒。”

为什么在地球上或在太空中，视觉与重力或惯性的不匹配会导致所有生物恶心呢？上下倒置是怎么影响肠子的呢？心理学家米歇尔·特雷斯曼（Michel Treisman）得出了一个很有说服力、但未被验证的解释。动物呕吐是为了在吃了的毒素还没对它们造成进一步损害之前将毒素驱除。许多自然形成的毒素作用于神经系统。这就提出了英格丽·褒曼（Ingrid Bergman）在《美人计》（Notorious）中面临的问题：你怎么知道你什么时候中毒的？你的判断力会被损害，但这会影响你关于你的判断力是否已被损害的判断！更一般地说，一个功能失常的监测器怎么能区分是大脑功能失常，还是大脑准确记录了一次不寻常的情况？古老的保险杠贴纸上写道：世界正经历着技术困境。不要调整你的思想。重力，当然是世界上最稳定的和可预测的特征了。如果大脑的两部分对它有不同意见，那么要么是其中一部分或两部分都功能失常，要么是它们得到的信号被延误或歪曲了。规则将是：如果你认为重力运转不正常，那么你已经中毒了；现在就驱除其余的毒素吧。

心理的上-下轴对我们感觉形状的功能发挥着有力的组织作用。看一下图4-25是什么？(www.chuimin.cn)

图4-25

很少有人能认出它是一个旋转了90度的非洲轮廓图，即使他们把头逆时针偏过来也很难看出来。一个形状的心理表征——我们的心智如何“描述”它——不仅仅反映了它的欧式几何，也就是当形状旋转时，它的轮廓并不变化，它还反映了相对于我们上-下参考框架的几何。我们的心智认为，非洲是一个“顶上”有些扁平，“底端”有些偏瘦的东西。顶上和底端如果改变的话，它就不再是非洲了，即使不变动地图上任何一寸海岸线的形状，我们还是认不出它就是非洲。

心理学家埃尔文·罗克（Irvin Rock）找到了许多其他的例子，包括图4-26所示的这个简单的图形。

图4-26

人们将这两幅图看作是两个不同的形状，一个正方形，一个菱形。但对一个几何学者而言，它们是相同的形状。它们是符合相同小洞口的木栓；每个角度和线段都是相同的。唯一的差别是，它们如何相对于观看者的上-下参考框架而进行校准，而这个差异就足以使它们在英语语言中获得不同的词汇。正方形顶部是平的，菱形顶部是尖的；我们没法回避“顶部”的问题，甚至很难看出这个菱形是由几个直角组成的。

最后，物体自身可以得出参考框架（见图4-27）。

图4-27

图4-27顶端右边的图形在看上去像一个正方形和看上去像一个菱形之间跳转，这依赖于你在心理上是将它与左边3个图形归为一组，还是与下面8个图形归为一组。与图形排列相校准的想象直线成为笛卡儿参考框架——一个框架与视网膜上-下框架校准，另一个呈对角线倾斜——一个图形的心理描述是在一个框架中还是在另一个框架中，会导致它看起来有所不同。

如果你仍然对所有这些覆盖整个视域的、无色无味的参考框架心存怀疑，我给你一个心理学家弗雷德·阿滕尼夫（Fred Attneave）做过的巧妙和简单的展示。图4-28中左边的三角形怎么了？

图4-28

如果你盯它们的时间足够长，它们会从一种样子迅速转变成另一种样子。它们没有移动，也没有在深度上翻转，但有些东西变了。人们将这种变化称之为“它们指向哪个方向”。跃上纸面的不是三角形本身，而是覆盖这些三角形的一个心理参考框架。这个框架不是来自视网膜、头、身体、房间、书页或重力，而是来自这些三角形的一个对称轴。这些三角形有3个这样的对称轴，它们依次发挥主导作用。每条轴都有一个等价于南北极的东西，它赋予了人们对三角形指向的感觉。这些三角形一同跳转，好像是在一个合唱团里一样；大脑希望它的参考框架会包含整个周边的图形。图4-28右边的三角形变化更为急剧，它们在6种印象之间急速变换。它们可以被解释为平躺在书面上的钝角三角形，或是在深度上直立的直角三角形，每种情况都有一个参考框架，它可以用3种形式来放置。

心智探奇：参考框架对人类心智的影响

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