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PARADOSSI Storie di illusioni e verità rovesciate Alessio Vezzoni - 5^BLT |
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PARADOSSI Storie di illusioni e verità rovesciate Alessio Vezzoni - 5^BLT |
Sembra che la conoscenza più sicura ci venga fornita dai sensi. È proprio perché immaginiamo che le percezioni sensoriali siano inconfutabili, che nei momenti di incredulità richiediamo di vedere con i nostri occhi, toccare con le nostre mani o sentire con le nostre orecchie. Ma la ragione ci dice che spesso i sensi ci ingannano in maniera inaspettata: a volte siamo vittime di veri e propri paradossi percettivi. Questi paradossi mostrano come a uno stesso stimolo corrispondano percezioni diverse , o a stimoli diversi possano corrispondere percezioni uguali. Essi ci dimostrano che le nostre percezioni non sono date e immediate, bensì dedotte e mediate.
Parleremo qui della vista e dell'occhio, l'organo principale della vista che è il senso più importante che abbiamo, ma anche quello più soggetto a sviste, illusioni e paradossi.
Ma non possiamo affrontare discorsi riguardanti la vista se prima non conosciamo la struttura dell'occhio e in che modo esso opera.
L'occhio funziona in modo tutto sommato semplice anche se nel dettaglio, solo per vedere un semplice oggetto come una semplice palla, si muovono decine di muscoli e si compiono migliaia di funzioni in contemporanea.
Sappiamo tutti che il motivo per cui vediamo gli oggetti che ci circondano è la luce, infatti se fossimo in una stanza completamente buia, senza nemmeno la luce della luna che entra dalle finestre o quella di qualche spia di qualche elettrodomestico, non vedremmo assolutamente nulla. Il fatto è che quando fissiamo un oggetto, la luce che da esso è riflessa entra nei nostri occhi, attraversa una serie di “lenti naturali”, che sono in sequenza la cornea, l'umor acqueo, il cristallino e il corpo vitreo e va a colpire la retina.
La retina eccitata dalla luce che la colpisce trasmette informazioni, sotto forma di impulsi nervosi, al cervello attraverso un “cavo elettrico naturale”: il nervo ottico.
Il cervello infine studia e sfrutta le informazioni visive avvalendosi di esse per decidere il comportamento e le reazioni dell’intero organismo.
Sembrerebbe tutto molto semplice ma non è così. Nell'occhio infatti ci sono decine di altri organi che svolgono tutti una funzione indispensabile per la corretta visione.
Questa era la parte semplice, ora mostrerò le parti dell'occhio un po più nel dettaglio, seguendo l'ordine degli elementi dell'occhio che un raggio di luce incontrerebbe per farci vedere un oggetto.
Partiamo dalla cornea che è il primo elemento che incontra la luce. La cornea è una sottile pellicola trasparente che chiude anteriormente l'occhio e ha la forma di una calotta sferica, la forma ha dei precisi angoli di curvatura che se fossero diversi non ci permetterebbero la corretta visione.
Per aiutare a mantenere la sua precisa forma c'è l'umor acqueo, che come dice la parola, è un liquido salino interposto tra la cornea e il cristallino e ha lo scopo appunto, mediante una lieve pressione sulla parete interna della cornea, di mantenerne la forma. Incontriamo poi l'iride, che è la parte che da il colore all'occhio e che circonda la pupilla, un piccolo foro centrale di ampiezza variabile da 2 a 8 mm, che è composta da uno stroma, un foglietto pigmentato posteriore, da vasi sanguigni e da 2 muscoli: il muscolo radiale (dilatatore) ed il muscolo sfintere (costrittore) dell’iride.
La pupilla si allarga o si restringe a seconda della quantità di luce che la raggiunge, agendo così come il diaframma di una macchina fotografica, regolando la quantità di luce che raggiunge la retina. Dopo la pupilla il nostro raggio di luce incontra il cristallino che funziona come una lente biconvessa con curvature differenti ed è costituito da diversi strati sovrapposti; purtroppo esso tende a opacizzarsi con l'età o tramite agenti ionizzanti, come quello causato da un intenso irraggiamento ultravioletto.
Il cristallino è connesso all'interno dell'occhio da fibre muscolari che gli permettono di variarne la curvatura e di conseguenza la quantità di luce che entra e che va a colpire la retina, in modo da far cadere precisamente su quest'ultima l'immagine rifratta.
L'umor vitreo, infine, è una sostanza gelatinosa che riempie totalmente l'occhio di modo da mantenere la sua forma sferica.
Siamo cosi giunti fino alla retina che è ritenuta la parte più importante dell'organo visivo in quanto in questa regione avviene la trasformazione della luce in impulsi elettrici che arrivano al cervello.
La retina “tappezza” interiormente tutto l'occhio e ha una struttura complessa. A noi interessa la parte posteriore della retina, cioè dove si addensano i fotorecettori: i coni, attivati in visione diurna, e i bastoncelli, più grandi e maggiormente sensibili alla luce grazie a un pigmento particolare che li ricopre chiamato rodopsina che si forma a bassissimi livelli d'illuminazione, questo li rende impiegabili per la visione notturna.
A differenza dei coni però, i bastoncelli non sono sensibili ai colori, questo è il motivo per cui di notte non vediamo i colori. La rodopsina viene distrutta velocemente dalla luce intensa, ma si riforma immediatamente non appena questa cessa. Questo fatto determina l'adattamento all'oscurità che tutti conoscono e che dipende, ovviamente, dall'intensità luminosa cui siamo stati sottoposti.
Osservando l'interno dell'occhio si nota una piccola zona chiamata macula lutea o, in latino, fovea centralis in cui i coni sono particolarmente addensati: è la zona preposta alla visione distinta e dove è quindi massima l'acuità visiva. In altri termini, quando fissiamo un oggetto facciamo automaticamente cadere l'immagine sulla fovea. Al di fuori di questa l'acuità visiva diminuisce drasticamente, a soli 10 gradi di distanza dall'asse visivo è già il 25% in meno!
È altre sì importante notare il punto dove il nervo ottico si annette alla retina: questa zona, chiamata punto cieco, è completamente insensibile alla luce.
Un'altra parte importante dell'occhio è la coroide , un tessuto scuro ricco di melanina che avvolge esteriormente la retina e che ha la funzione di assorbire la luce, che filtrando attraverso la retina, potrebbe causare una perdita di contrasto delle immagini. Essa funziona come l'interno dei telescopi che per lo stesso motivo si dipinge di nero. La coroide quando arriva verso la parte anteriore dell'occhio si flette all'indietro andando a costituire un tramezzo, l'iride di cui abbiamo già parlato all'inizio.
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La struttura dell'occhio ci garantisce, a scarso di malattie o traumi, una visione sempre al meglio tenendo conto delle caratteristiche umane chiaramente. Ma non per questo la vista è immune dai paradossi, anzi, forse è la più colpita in assoluto.
Sappiamo tutti di avere due occhi e sappiamo ora che funzionano entrambi come lenti, eppure il mondo non ci appare né sdoppiato, né speculare e capovolto. La soluzione a questo piccolo enigma fu data da due geni, che a distanza di un secolo esatto pubblicarono due opere fondamentali, entrambe intitolate Ottica. Nel 1604, Keplero capì che a vedere non è l'occhio ma il cervello e nel 1704, Newton intuì che la visione è stereoscopica proprio perché binoculare.
Un altro paradosso fisiologico sta nel fatto che noi vediamo il mondo a fuoco, mentre in realtà soltanto una piccola parte dell'immagine oculare lo è. Nella retina c'è infatti una piccola zona centrale chiamata Fovea, come spiegato nella struttura dell'occhio, con una grande quantità di recettori. L'acuità visiva e la percezione sono massime in questa zona e diminuiscono progressivamente verso l'esterno. La soluzione a questo paradosso sta nel fatto che gli occhi si muovono in continuazione, con una serie di oscillazioni lente, salti veloci e tremiti velocissimi, proprio per permettere alla fovea di focalizzare le varie parti di un immagine.
(Paradossalmente, gli occhi si muovono anche quando non possono vedere perché chiusi. Ad esempio nella fase di sonno REM (rapid eye movement). Per le sue caratteristiche che rendono questa fase di sonno profondo simile a una veglia involontaria, il sonno REM prende il nome di sonno paradossale )
Questo risolve un problema ma ne introduce un altro: noi vediamo un immagine statica del mondo nonostante tutti i movimenti dell'occhio.
Movimenti bruschi e ampli del capo ci fanno effettivamente vedere un mondo che gira, e cosi dovrebbero fare anche gli occhi. Se questo non succede (e non succede) è perché durante i movimenti inconsci dell'occhio la percezione viene inibita. Ciò che chiamiamo visione è, in realtà, un processo continuamente intervallato da istanti di cecità.
A questo proposito è sorprendente venire a sapere che ciascun occhio è dotato di un punto cieco. Esso è in corrispondenza del luogo, privo di recettori, in cui il nervo ottico si diparte dal globo oculare. Questo lo sappiamo, ma è paradossale il fatto che non ce ne accorgiamo nemmeno, se non con l'aiuto di esperimenti particolari.
Si chiuda l'occhio sinistro e si guardi la stella con quello destro. Avvicinandosi pian piano allo schermo ci si accorgerà che il pallino nero scompare. In quel punto vi è il punto cieco cioè come spiegato il punto privo di ricettori.
La cosa bella è che non vediamo nessun buco nelle immagini. Questo non avviene a caso, ma è il cervello che ci aiuta: riempie il buco e completa l'immagine interponendola in base a ciò che vede nelle zone adiacenti cioè nelle vicinanze. Questo è un tipico esempio di percezione amodale cioè percezione che il cervello si inventa sulla base di stimoli inesistenti.
La più famosa allucinazione amodale è quella del triangolo di Kanizsa (figura qui a sotto) che appare dalle incisioni nei cerchi, interpretate dal cervello come i vertici di un triangolo. Il triangolo non c'è ma il cervello se lo inventa.
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Sappiamo, come già spiegato, che è la luce che riflettendo contro gli oggetti e arrivando nei nostri occhi, ci permette di vedere gli oggetti, le persone e i paesaggi di tutti i giorni. Ma di cosa è composta la luce? Oggi si sa che la luce è composta, come tutte le onde elettromagnetiche, di quanti di energia chiamati fotoni. Per poter percepire la luce e quindi vedere le cose, gli occhi devono essere sensibili a questi fotoni. E chiaramente lo sono, ma la cosa sorprendente che non ci saremmo aspettati, è il fatto che i nostri occhi percepiscono la luce anche a singoli fotoni. È una cosa davvero strabiliante, basti immaginare la lingua, essa non è certo sensibile a una molecola di zucchero anche se le molecole sono molto più grandi dei quanti. Questa sensibilità è eccessiva dato che corrisponderebbe alla capacità di vedere una candela accesa a 30 km e infatti, in natura, nessuno ha una vista così perché il resto del sistema visivo è molto più rudimentale e dispersivo.
Le onde elettromagnetiche differiscono tra loro in base alla lunghezza d'onda si possono classificare in modo decrescente secondo uno spettro che va dalle onde radio ai raggi gamma, passando per le onde radar, le microonde, l'infrarosso, la luce visibile, l'ultravioletto e i raggi x. Noi (come umani, dato che alcuni animale hanno una visione completamente diversa) possiamo solo percepire soltanto quella piccola frazione di spettro elettromagnetico compreso tra i 380 e i 760 nm che è la luce visibile. I colori che non esistono in natura sono perciò il nostro modo di percepire le diverse lunghezze d'onda mediante la vista, in altre parole non è il mondo ad essere colorato ma siamo noi a colorarne una parte.
L'occhio percepisce i colori attraverso i coni e i bastoncelli posti sulla retina come anticipato nella descrizione dell'occhio. I bastoncelli sono di un tipo solo e questo è un altro motivo per il quale di notte non vediamo il mondo a colori. I coni invece sono di tre tipi sensibili rispettivamente alle lunghezze d'onda di ciò che chiamiamo rosso, verde e blu. Viene naturale chiedersi allora come mai non vediamo il mondo soltanto in questi tre colori. La risposta a questa domanda fu data da Thomas Young : mescolando i tre colori fondamentali percepiti dai coni si possono ottenere tutti gli altri colori dello spettro.
Alcuni colori composti costituiscono percezioni amodali costruite dal cervello per interpolazione. L'esempio è quello del colore porpora: lo spettro di questo colore non corrisponde a nessuna lunghezza d'onda della luce visibile ma noi lo vediamo comunque combinando il rosso con il violetto. In questo modo il cervello chiude gli estremi dello spettro lineare dei colori fisici costruendo una “ruota” dei colori percettiva.
Un'altra forma di amodalità della percezione cromatica fu scoperta da William Turner nel 1820. Egli scoprì che per la percezione dei colori composti non è necessaria la sovrapposizione dei giusti colori ma basta la loro “giustapposizione”, ciò accade perché il cervello combina le percezioni contrastanti prodotte dai colori giustapposti, ricevute da uno stesso ricettore, a causa dei continui movimenti dell'occhio
(Nella foto qui sotto sembra esserci un marroncino ma in realtà è soltanto la vicinanza tra rosa e verde)
Paradossale è il fatto che neppure il nero e il bianco esistano. Il bianco è la sovrapposizione di tutti i colori e fu ancora Newton ad accorgersene con il celebre esperimento della luce attraverso il prisma mentre il nero non è un colore, ma l'assenza di colori. Un oggetto appare nero non quando riceve luce nera ma quando non riceve luce colorata*. L'esempio più paradossale è la retina, che sembra nera perché quando la guardiamo attraverso la pupilla interrompiamo il flusso di luce che riceve. In realtà la retina è di colore rosa con ramificazioni rosso sangue per via dei capillari che contiene (da cui prende il nome retina). Questo è anche il motivo per cui nelle fotografie, quando si usa il flash, compare il classico effetto occhi rossi: è la luce che colpisce la retina e la impressiona per quello che è realmente.
*gli oggetti acquistano il loro colore non sommando colori fondamentali ma sottraendoli alla luce bianca mediante assorbimento. Se sono tutti sottratti appare il nero.
Terminiamo il discorso sui colori con un ultimo paradosso scoperto da Edwin Land, inventore della Polaroid.
Egli scoprì che era possibile ottenere immagini colorate usando solo pellicole in bianco e nero. Basta prendere due volte la stessa foto, una volta con un filtro rosso e l'altra con con un filtro verde. Se le due diapositive sono proiettate sovrapposte senza filtri, si ottiene un immagine in bianco e nero ma se si proietta con un filtro rosso la diapositiva presa con il filtro rosso, non si ottiene un immagine in bianco nero e rossa ma con tutti i colori! Evidentemente è il cervello che riesce a ricostruirli, deducendoli dalle differenze di contrasto e luminosità fornite dalla vista.
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Non vedere i colori renderebbe grigia la nostra vita ma non avrebbe effetti traumatici sulla nostra sopravvivenza. Non poter percepire il movimento sarebbe invece non solo tragico, ma letale. La natura ci ha così dotati di due sistemi di visione complementari per registrare il moto degli oggetti: il movimento delle immagini sulla retina e il movimento degli occhi.
Ciò nonostante spesso sia il movimento che la quiete producono effetti paradossali, che sembrano scambiarli a vicenda. Un esempio sono i raggi delle ruote, che a una certa velocità, sembrano essere fermi. Viceversa a certe velocità i fotogrammi di una pellicola danno l'idea di essere in movimento.
Si può comprendere il primo effetto ragionando con una videocamera: basta che in un secondo la ruota compia esattamente tanti giri quanti sono i fotogrammi scattati dalla videocamera in un secondo, perché essa appaia ferma. Basta che compia meno giri perché a noi appaia in ritardo. Così funziona anche il nostro occhio.
Cinema e televisione si basano invece sul secondo effetto che è reso possibile da due caratteristiche complementari della percezione. La prima caratteristica è la persistenza delle immagini sulla retina, che ci impedisce di accorgerci del rapido cambiamento delle immagini. La soglia oltre la quale non ci accorgiamo più è di 50 immagini al secondo, per questo motivo la frequenza della corrente alternata è fissata a 50 Hertz in Europa: in questo modo siamo in grado di percepire una luce continua dalle lampadine.
La seconda caratteristica della percezione è il fenomeno phi che ci fa percepire due punti in posizioni vicine e in istanti successivi come un unico punto in movimento. Questo effetto è sfruttato nei cartelli stradali magari per indicare una curva, o comunque nelle insegne per dare l'idea di una scritta in movimento, mediante l'accensione sincronizzata di una serie di lampade.
Un ultima illusione legata al moto deriva dal fatto che noi tendiamo a considerare oggetti grandi in quiete e oggetti piccoli in moto. Lo stesso Galileo scrisse che spesso, ci sembra che sia la Luna a muoversi tra i tetti delle case perché la sua grandezza apparente è più piccola di quella delle case, che ci sembrano più grandi a causa della loro vicinanza. Sembra quindi che la valutazione delle grandezze dipenda fortemente dai riferimenti, come è mostrato molto bene dai cerchi di lipps: uno stesso cerchio ci appare più piccolo se circondato da cerchi grandi e viceversa se circondato da cerchi piccoli.
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