окраски, но по-разному. Границы, помеченные цифрой «1», физически являются идентичными на обоих рисунках. Тем не менее на левом рисунке эта граница выглядит как изображенная краской (как белая полоска, нарисованная рядом с серой полоской), а на правом рисунке – как граница, созданная изменением формы и затенения (светлая полоска, переходящая в тень на другой стороне сгиба). Границы, помеченные цифрой «2», также идентичны друг другу, и здесь наблюдателю тоже кажется, что они различаются, только наоборот: на левом рисунке тень, а на правом – полоска из краски. Все эти различия происходят лишь от того, что в одном случае сгиб сделан вовнутрь в том месте, где во втором случае сгиб сделан наружу! Чтобы увидеть так много в таком маленьком изображении, нужно раскрыть три закона, благодаря которым в мире существует изображение. Для каждого закона нам понадобится «эксперт» внутри нашего мышления. Как и в случае со стереозрением, работа этих экспертов позволяет нам получить точное представление о поверхностях объектов, однако для этого они используют другие типы информации, решают другие типы проблем и делают другие типы предположений о мире.
Первая проблема – это перспектива: проекция трехмерного объекта в виде двухмерного силуэта на сетчатке. К сожалению, любая проекция может получиться от бесконечного количества разных объектов, и способа восстановить форму объекта только по его проекции не существует (в этом могли убедиться посетители комнат Эймса). Создается такое впечатление, что эволюция говорит нам: «Ну что ж, никто не идеален», а наш анализатор формы заставляет нас видеть наиболее вероятное состояние окружающего мира, исходя из одного изображения на сетчатке.
Как система зрительного восприятия умудряется рассчитать наименее вероятное состояние мира, руководствуясь этим изображением? Теория вероятности предлагает простой ответ: теорема Байеса, самый незамысловатый способ определения вероятности гипотезы, основанной на каких-либо фактах. Согласно теореме Байеса, вероятность того, что одна гипотеза предпочтительнее другой, можно определить по двум показателям для каждой гипотезы. Один из них – априорная вероятность: какова ваша степень уверенности в этой гипотезе до того, как вы рассмотрите факты? Второй – это правдоподобие: если бы гипотеза была истинна, какова была бы вероятность возникновения фактов в том виде, в котором мы их наблюдаем? Умножаем априорную вероятность гипотезы 1 на вероятность возникновения фактов при условии истинности гипотезы 1. Умножаем вероятность гипотезы 2 на вероятность возникновения фактов при условии истинности гипотезы 2. Возьмем отношение этих двух чисел и получим перевес в пользу первой гипотезы.
Каким образом наш анализатор трехмерного изображения использует теорему Байеса? Он делает ставку на тот объект, который с наибольшей степенью вероятности мог бы дать такие линии, если бы присутствовал в этот момент в окружающей обстановке местности, и который с большой степенью вероятности встречается в типичной обстановке. Перефразируя слова Эйнштейна о Боге, можно сказать: анализатор формы исходит из предположения о том, что мир хрупок, но не зол[259].
Итак, в анализатор формы должна быть заложена информация об определенных вероятностных показателях, связанных с проекцией (о том, какими объекты кажутся в перспективе) и с окружающим миром (какие в нем бывают объекты). Некоторые из вероятностных характеристик, связанных с проекцией, играют очень большую роль. Теоретически монетка может давать проекцию в форме тонкой линии, но такое бывает, только если смотреть на нее со стороны ребра. Если в обстановке перед вашими глазами есть монетка, какова вероятность того, что вы смотрите на нее со стороны ребра? Если кто-нибудь специально не сделал так, чтобы эти два условия были одновременно выполнены, вероятность не очень велика. При наблюдении с многих других точек зрения проекция монетки будет иметь форму эллипса. Анализатор формы исходит из посылки о том, что заданная точка зрения – обобщенная (а не выверенная с прицельной точностью для желаемого расположения предметов, как в одной из комнат Эймса), и делает соответствующие ставки. С другой стороны, спичка почти всегда дает проекцию в форме прямой линии, так что если на изображении есть линия, то при прочих равных условиях спичка будет гораздо более вероятным предположением, чем монетка.
Если на изображении не одна, а несколько линий, то угадать становится еще проще. Так, совокупность параллельных или почти параллельных линий редко бывает случайной. Непараллельные линии в мире редко дают почти параллельные линии в проекции: если бросить на пол пару спичек, они в большинстве случаев лягут под тупым или острым углом по отношению друг к другу. В то же время линии, которые являются параллельными в реальном мире – например, края телеграфного столба – почти всегда дают проекцию в виде почти параллельных линий. Следовательно, если на изображении есть почти параллельные линии, велика вероятность того, что в реальном мире им соответствуют параллельные друг другу края объекта. Существует еще много практических способов указать, какие формы объектов реального мира могут с большой долей вероятности дать те или иные элементы изображения в проекции. Маленькие Т-образные, У-образные, V-образные элементы, углы, стрелочки, параллельные закорючки – это проекции самых разных прямых краев, углов и симметричных форм. Художники-карикатуристы веками использовали эти правила, а наш хитрый анализатор форм может использовать их в обратном порядке, делая ставки на то, какие объекты находятся перед нашими глазами.
Впрочем, естественно, использовать вероятность в обратном направлении – говорить, что параллельные линии всегда дают в проекции почти параллельное изображение, следовательно, почти параллельные линии в проекции всегда означают параллельные линии в реальном мире – ошибочно. Это все равно, что слышать топот копыт за окном и решить, что его производит зебра, поскольку зебра нередко бывает источником стука копыт. Нужно прежде всего учесть априорную вероятность того, что в мире есть данный объект. Как много вокруг нас зебр? Как много вокруг нас параллельных краев? Чтобы делающий ставки анализатор формы мог выполнять свою работу правильно, в мире должно быть множество прямых, ровных, симметричных и компактных объектов, которые ему так нравится угадывать. Но так ли это? Романтику может показаться, что природный мир органичен и мягок, что его резкие края словно сровняли с землей инженерные войска. Как недавно заявил своим студентам один профессор литературы, «Прямые линии добавлены в пейзаж человеком». Одна из студенток, Гейл Дженсен Сэнфорд, отнеслась к утверждению скептически и составила список прямых линий в природе, который недавно был опубликован в журнале «Харпере мэгэзин»:
Линия вдоль верхушки прибойной волны, горизонт в прериях, траектория падения капель во время сильного дождя или града, покрытые снегом поля, узоры кристаллов, линии белого кварца на поверхности гранита; сосульки, сталактиты, сталагмиты; поверхность спокойного озера; полоски на шкуре зебр и тигров; клюв утки; ноги кулика; клин перелетных птиц; бросок хищника; новый стебель папоротника; колючки кактуса; стволы молодых быстрорастущих деревьев; иголки сосны; нити паутины; трещины в поверхности льда; слои метаморфической горной породы; склоны вулкана; высококучевые облака, подгоняемые ветром; внутренняя поверхность месяца[260].
Некоторые из этих примеров спорны, другие вообще способны больше помешать анализатору формы, чем помочь. (Линия горизонта на озере или в прерии, а также край месяца вовсе не образованы линиями, которые мы видим в мире.) Тем не менее в целом подмечено верно. Законы, которым подчиняется физический мир, делают его состоящим из правильных, легко анализируемых форм. Движение, напряжение, притяжение образуют прямые линии. Сила притяжения действует под прямым углом. Сцепление дает ровные контуры. Движущиеся организмы, эволюционируя, приобретают симметрию. Естественный отбор преобразует части их тел в орудия труда, отвечая требованиям, аналогичным тем, что предъявляет инженер к хорошо обработанной детали. Большую поверхность образует множество элементов примерно одного размера и формы, расположенных примерно на одинаковом расстоянии: трещин, листьев, камешков, песчинок, небольших волн, иголок. И дело даже не в том, что те части реального мира, которые производят впечатление выструганных плотником и оклеенных обоями, проще всего распознать анализатору форм; просто именно такие его элементы стоят того, чтобы их распознать. Они представляют собой явные проявления мощных сил, которые наполняют и формируют нашу окружающую среду, и потому заслуживают большего внимания, чем обломки горных пород.
Даже самый лучший анализатор линий может справиться только с нарисованным миром. Поверхности не просто ограничены линиями; они состоят из материала. Наше ощущение света и цвета – это метод, с помощью которого мы проводим анализ материалов. Мы не кусаем пластмассовое яблоко, потому что его цвет подсказывает нам, что это не настоящий фрукт.
Анализ вещества на основе отражаемого им света – задача для эксперта по отражательной способности. Разные виды вещества отражают волны света разной длины и в разном количестве. (Чтобы было проще объяснить, я ограничусь только черным и белым; цвет делает ту же задачу примерно втрое сложнее.) К сожалению, данное количество отраженного света может происходить от бесконечного количества различных сочетаний вещества и освещения. Сто единиц силы света могут исходить как от угля, который отражает 10 % света 1000 свечей, так и от снега, отражающего 90 % света 111 свечи. Итак, нет надежного способа выяснить, из какого материала состоит объект, судя по отраженному им свету. Анализатор освещенности должен каким-то образом учесть коэффициент уровня освещенности. Это еще одна некорректно поставленная проблема, в точности похожая на следующую: я говорю число, а вы отвечаете, какие два числа я перемножил, чтобы его получить. Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать дополнительные исходные посылки.