类归于: 我是Dr. You, 来信

[Dr.YOU第十四期]读者来信:分开眼我们看不清



Dr.Who 发表于 2009-01-14 3:11

十四期问题: 为什么斗眼容易,向两边分开很难?(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑)

读者来信全文:

By 焦述铭

刚刚看了“管事”的来信,他认为大自然之所以赋予人两只眼睛,而不是为了节约材料和能量,只造一只,一定是有特别原因的,是为了使人看到立体图像,我也非常赞同。只有两只眼同时看着一个物体,同一个物体的光线分别进入人的左右两眼,经过晶状体、视网膜等一大堆光学元件,两眼的信号同时到达大脑中枢,大脑中枢整合两个信号,在大脑中形成一张有立体感、能较准确地分辨物体远近、体积、形状的“高质素”、“高清晰”的照片。

如果只有一只眼工作,得到的照片质量会差很多。有人会说我捂住左眼,只用右眼,照样能看到立体的像。这确实没错,那么上面的说法错了吗?也没错。你用一只眼睛能看到立体像实际是因为你在看东西的过程中,你的那一只眼睛眼球微微的左右转动了一点点,你的头或许也微微地移动了一点,你自己未必能感觉到,这一只眼睛时而充当左眼、时而充当右眼,最后才得到立体象。但是这种一只眼身兼二职的做法会大大降低你的视觉能力,把一支钢笔塞进钢笔帽这样简单的事仅靠一只眼也会困难很多,不信的话你可以试一下。如果两只眼同时工作就可以准确地定位,不用说把钢笔插到钢笔帽里,把线插到针眼里也费不了多大力。

但是话说回来,不只人有两只眼睛,大多数动物也有两只眼睛,他们两只眼是不是也为了看到高清晰的立体像呢?实际上不全是,动物不用钢笔、也不用针线,它们的眼睛最主要的目的不是用来读书学习娱乐,只是为了基本的生存。像老虎、狮子等食肉动物,它们的眼睛也像人一样,两只眼朝一个方向看,一起工作,可以得到立体象,能够准确看到猎物的位置,到时候一下子扑上去,一次一个准。但是那些不幸的食草动物像斑马、羚羊,并不需要这样的功能,临死时也不必看清楚老虎长得什么样,关键要在食肉动物还没来时及早发现它们,所以他们的两只眼长在脸的两个侧面,两只眼视线重叠的机会不大,但是两只眼可以分别看到不同的图像,视角很大,可以注视到周围发生的一切,及早发现危险。他们大脑中图像的形成也和人的不一样,只是将两眼的图像加到一起形成一个大图像,而不是将两眼的图像整合成一张高精度图片。当然,它们的图像立体感和清晰度会差很多。

人类在很早以前也要经常去捕猎,虽然有时也成为野兽的猎物,但总体还属于食肉动物,逐步进化成第一种视觉方式。鸵鸟虽然庞然大物,但属于食草动物,逃避被吃的时候比它吃别的动物的时候多,他的两只眼睛形成以扩大视角为主的第二种视觉方式。鸟类在空中飞行大多数需要有广阔的视角,两只眼睛长在两侧的居多。但也有例外,猫头鹰两只眼睛和人差不多,都长在平平的脸上,能够看到立体的、定位准确的图像,造就了它能从空中迅速出击、准确抓到猎物的绝技。

有人问,如果采取一些方法强制地使人的两只眼睛分别看不同的方向,那会怎么样呢?本人认为大脑仍然会按照两只眼睛朝同一方向的方法处理图像,最后得到的一定是重影、重叠、不清楚加令人头晕的图像。人的这种视觉方式是很长时间进化而来的,不是马上可以改变的。

===================== 我是啰嗦的分割线 ===================================

Dr. Who 说:

真喜欢那个食草和食肉动物的解释,有道理哟。8过问题又来了:

1)您这有些跑题了,没有靠近为何不能分两边的主题,而是转而论述为什么两只眼,立体、协同等。

2)没有动物吃大象,为什么它们的眼睛更像牛马而不像人和猫头鹰?人开始捕猎是在变成人猿能制作工具之后吧,那么为什么猴子猩猩这些没进化成捕食者的近亲们跟我们的眼睛那么像?

3)人的眼睛在头的前面以产生立体效果我看懂了,可是怎么跟肌肉的形成联系起来呢?是不是说平脸搭配不能两边分的肌肉,而马脸搭配可以两边分的肌肉?脸型和肌肉有没有可能是配套进化的?

4)我怀疑可以改变一只眼睛的位置来产生立体图像的说法:最简单的立体效果就是在眼前伸出一个手指,分别用左右眼去观察,会发现手指相对于背景的位置发生了变化(用一只眼看位置不变的为主眼,否则就是辅眼),这就是”视差”,有了这个变化就可以直接算出距离,但一只眼睛是做不到这一点的。当然大脑也可以利用生活经验估计物体的大小远近,但就与立体图像无关了。

5) 另外,根据下面推荐的那本教科书,当人两眼接收到完全不同的图像时,不是重影,而是两幅画面的拼贴。这和焦述铭同学描述的牛马羚羊眼睛的原理很相似。也许我们和动物眼睛的进化差异,没有想象中那么大?

同学们,像前一次那样,快来纠正我的谬误吧~~~

========================== Dr. Who的笔记本儿 =============================

不少筒子都挺关心那个小婴儿,咱也去咕儿钩儿了一下,美国Smith-Kettlewell眼科研究中心的网页上有一篇

What Can My Baby See?

其中提到了2个月以前的婴儿,两眼的运动确实是不协调的,甚至可以随意转动(”wander”)。要到了三个月以后,才开始能把目光集中。有没有同学想从发育学、胚胎学角度来挖掘一下啊?

关于双目视物的原理以及斜视的生理学研究,Howstuffworks 网站(十三尽情欢呼吧)强大的资料库里有一本专门的教科书:

Binocular Vision and Ocular Motility — Theory and management of strabismus

请打开下面的网址,找到“Binocular Vision and Ocular Motility ” 的链接点击进入。

    http://health.howstuffworks.com/framed.htm?parent=eye.htm&url=http://webeye.ophth.uiowa.edu/dept/websites/eyeres.htm

有闲情的好奇猫可以去读一读,31页专门讲到了视网膜怎么处理双目视物的理论哦。有没有同学喜欢从视网膜来解释斗眼迷题呢?

作者简介

Dr.Who

你们可能不认识我,但我弟弟你一定知道,Dr. YOU 哇!

20 Responses to “[Dr.YOU第十四期]读者来信:分开眼我们看不清”

  1. Gareth 说:

    我不认同改变一只眼的眼位以得到立体图像的说法。
    有些只有一只眼的人(比如标准海盗装的童鞋)看上去生活得很好,的但是其实是没有立体视,他感觉到的立体图像是由于本身物体存在的属性,如光影等,经大脑处理得到的。你让他把线穿进针眼里一定是很不容易做到的,因为他缺少了立体视。事实上小儿弱视治疗中就有这样一种串珠子的训练,旨在加强使用弱视眼恢复立体视功能。

    • 八爪鱼 说:

      我也不同意单眼可以产生立体图像的说法。
      我们只有同时获得一个物体的不同方向画面,才能产生立体感。实际上,即使是双眼,也不一定保证立体视觉。有兴趣的同学可以做个试验:在眼前牵一条晾衣服的绳子,当绳子和双眼平行的时候,是不会有立体视觉的。

    • 齐之侯 说:

      同意。其实很简单就可以试验一下,闭上一只眼睛,把笔尖伸到另一只手的两个手指中间去,我刚才就没有瞄准,严重错位。

      我想应该是这样的。斗鸡眼本身并不是变态,而是普通双眼立体视角的一个外推情况,比如一个剑客拿把剑向你刺来,你盯着剑尖,剑尖从半米外刺到你的眼镜中间,在这个过程中,你的眼睛就变成斗鸡眼了。换言之,斗鸡眼的第一作用不是“把视线集中在一点以改变以往对事物的看法”,而是正常看物体的一种姿势,只是这个物体离你比较近就是。
      不过大家的手脚都比较利索,一般不会允许什么东西离我们如此之近,除了眼镜框。

      那么就像楼主说的,眼睛的功能设计不需要我们把眼睛分开,正常视角(包括斗鸡眼)对我们才是有利的。要分开的话估计要请老顽童或者郭大侠这样玩左右互搏的高手,分心二用,把两只眼睛分配不同的任务。嗯,谁能把眼睛分开,你就能超越自己成为比自己厉害一倍的武林高手,呵呵

  2. 八爪鱼 说:

    另外,如果我理解的正常的话,焦述铭是不是说人类演变过程中,是捕猎行为在前,立体视力的获得在后?这个结论本身是不是还有待商榷啊?
    焦同学还提到了“人类。。。。。。总体还属于食肉动物”。就我所知,古猿向人进化过程中,磨牙整体体积以及研磨面积都在减小,而且磨牙从“第三磨牙到第一磨牙依次减小”变成“第一磨牙到第三磨牙依次减小”。
    这些事实说明现代人牙齿比古猿牙齿需要更少的研磨功能,也就是说,古猿比现代人更适合草食,而非肉食。
    尽管古猿也进食肉类,但是从它们牙齿的结构来看,它们更多的是象牛马那样嚼草的。
    correct me if im wrong

  3. Lewind 说:

    1、单眼严格来讲是没立体视觉的,不信闭上一只眼试试你能不能把笔插进别人拿着的笔帽里,就知道了。

    2、我们闭上一只眼时仍感觉到“立体”,这是大脑的经验主义在做怪。具体说,是与视角相关的对物体大小的经验,这得自于长年的生活经验。打个比方(没经过严格的计算),当一个汽车轮胎在你面前一米处,其视角30度,在10米远处,视角只有5度;而一个玻璃杯在1米处的视角为5度,在10米远处可能只有0.5度。
      当我们用一只眼时,我们仍能有视角的感觉,说白了,就是物体在视网膜上成像所覆盖的视细胞的多少问题。再结合经验,我们就知道谁近谁远了,这就是假的“立体”。比如说上面的轮胎和玻璃杯,当你用一只眼看到它们的视角一样时,那么肯定是玻璃杯比轮胎离你更近。这个不用想,是大脑根据经验自动做出的判断。
      但这种“立体视觉”只在大的差异上有效,像刚才提到的插笔帽这种精确动作上,肯定就不好使了。而生活是需要精确的,老虎扑食要像投篮一样精确,老牛吃草也不能一嘴啃到泥里啊!这就是双眼精确立体视觉的必要性。

    3、我们的眼睛的确在动,而且是在“疯狂”地动。我们的视网膜上视神经收束在一起的那个点上没有视细胞,也就是俗称的盲点。但我们平常都没觉得有哪个方向看不见东西,这是因为我们的眼睛以很高的速度做振动,也就是说,每个视细胞上接受的图像总在变。最终,大脑把这些图像平移叠加到一起,得到我们“看到”的稳定图像。这有点像数码相机软件防抖的原理。其实,经过一定的练习,我们能在特殊情况下减小这种振动的幅度,并从而看到盲点。

    4、鸟的问题不好放在一起讨论,因为它们是在它们那个进化分支上高度进化的结果,若论起源,大家的眼睛本来都是在相对靠前的位置的,有交叉视域。

    5、如果将两只眼睛强制看向不同的方向会怎么样呢?只要有重叠部分,应该还会在大脑中形成整体的图像感,不过只有交叠区才有立体视觉。曾经有人试过把特殊的一套眼镜系统戴在头上,使人看到的图像是头上脚下,左右颠倒的,而且除了睡觉不许摘下。一开始,人当然不适应,跌跌撞撞。但经过一两周后,人就适应了。这种适应不是本来想像中的对反的图像的适应,而是人的大脑做出了适应——受试者完全感觉不到自己戴着这套系统,大脑中的图像又是正常的了。可见人脑视觉处理系统的“可再编程”能力是相当之强的,再结合前面提到的高速振动的问题,可以得出一个结论:人脑视觉处理系统的目标就是把两眼获得的图像综合在一起,得到与身体其它感觉体系(包括前庭的平衡系统、周身的触觉系统、以及身体内部的体位感觉系统)得到的信号相一致的一幅稳定的图景。

    6、欢迎拍砖! :)

    • Dr.Who 说:

      Lewind,把你的答案寄来DrYou@songshuhui.net参与评奖怎么样?

    • Dr.Who 说:

      哦,好像你只是评论,并不是回答问题的哦,不好意思:)

      • Lewind 说:

        是啊,这个是回贴,其实跟这一期的主题没什么关系,已经扯远了。我另外写个答案发给你吧。

    • 小津巴 说:

      其实只要控制视野就能那个看到盲点··拿一张硬白纸,一支笔,一个一毛钱硬币··在纸上画先花一个十叉,然后再在这个十叉右边十厘米的地方画一毛钱硬币大小的圆圈,涂实··然后闭上左眼,用右眼看图上的十叉,然后前后移动这张纸(保证十叉和圆圈的连线用双眼平行),当画面距离脸大约20cm时,那个实心圆圈就会突然消失··这时,那个圆圈就落在了右眼的盲点上

  4. Betty 说:

    这篇回复的营养成分比较高哦~

    说人是因为肉食才需要立体感肯定是不对的,最初的灵长类动物就是双眼向前,而它们主要是食素、食虫的。实际上,灵长类动物需要在树上活动,所以立体感非常重要。如果不能准确判断树枝的距离,猴子在树上跳来跳去的时候岂不是很容易掉下去摔死 :)灵长类立体视觉的产生应该是和这种树上活动的需求密切相关的。

    鸟类的眼睛不能一概而论。鸟是和哺乳动物平行的大类,种类也非常多。猛禽类需要从高空远距离扑击猎物,精确度要求非常高,它们的双眼不但有重叠视野,而且视野中心还具有放大功能,所以能在几百米的高空看到地面上老鼠这么小的东西……其他鸟类我不太熟悉,不过总体而言,从鸟类的生活习性看,立体感和距离判断能力对鸟很重要,它们这方面能力应该不差,没见那只鸟飞着飞着撞电线杆上的……

  5. yyxll 说:

    是不是可以这样说,但凡需要快速移动的动物都需要立体视觉?如果这样的动物,眼睛是分到两侧的,怎么解释?

    • 八爪鱼 说:

      不能这么说。第一,对立体视觉的需要,是功能之间权衡取舍的结果。第二,眼睛分到两侧的并非没有立体视觉。

      大部分动物的双眼视野都有重叠,形成立体视觉。重叠的越多,立体视野越大,绝对视野越小。反之亦然。在视野和立体视觉之间的权衡取舍,取决于动物的生存方式。
      对于一只兔子来说,准确的判断一只猎狗的空间位置,远不如尽量大范围内察觉风吹草动有实用价值。这就是为什么兔的视野能达到360度,但是立体视觉很差。它在立体视觉和视野之间,选择了更大的视野。
      而对于某些捕食者来说是另外一回事,比如射手鱼吧,通常鱼的视觉统统都不好(深海鱼另论),但是射手鱼发展出特殊的射击技巧,因此它牺牲了一部分视野,双眼比其他鱼类靠前,能精确判断空间位置。这是选择立体视觉牺牲视野的例子。

      另外呢,在对运动物体的位置判断上,深度感的判断有助于弥补空间位置判断的不足。当一只猎狗的影像在兔子单眼的映像面积增大,兔子就可判断它在接近,反之在远离。这种功能不需要双眼也能实现。显然这种功能对兔子来说就够了。

      • 屏山 说:

        设想猎狗如果把兔子追到了一个树林子里面。。。兔子是不是很容易掉进守株待兔的成语。。?

      • 屏山 说:

        如果这个理论成立的话,是不是兔子只敢生活在草原上而不敢生活在树林里?

        • 八爪鱼 说:

          如果只有一只眼,的确无法提供准确的空间定位(仅仅针对视觉而言),但是一只眼也能提供空间感知。但是这种空间感知很有限。
          一只眼可以通过在运动中观察不同物体的位置判断远近,比如在火车上看风景,移动较快的较近,反之较远。
          还可以通过物体大小的变化来判断远离还是靠近,比如一个面积迅速增大的影像,给我们的提示就是它在快速靠近,反之在远离。
          另外一只眼还可以通过观察形状,阴影,颜色判断远近,深度。比如我们会觉得绿色比红色浅(还是深?我忘了)
          这种单眼就能提供的空间感虽然不能在空间上定位,但是至少能在方向上定位。反映在在现实生活中,这种能力虽然不能帮助我们抓住门把手,但是可以避免我们撞上门框。
          对兔子来说,如果它想生擒大灰狼,那么就非常需要准确的空间定位。否则只需要有基本的空间感知能力就能帮助它发现并摆脱正在靠近的捕猎者了。
          这种能力也可以帮助兔子避免在快速奔跑中撞上树桩。
          所以兔子也敢生活在树林里。

          • Betty 说:

            兔子好像确实相对比较容易撞上树……所以守株待兔这个成语是有现实依据的……

  6. bushixiong 说:

    刚看到这个题目的时候我就做了一个实验,我把两眼尽量往不同方向看,也就是左眼往左看,右眼往右看,让自己看到比以往更广的视野。以为这样我的两个眼珠会比平时看起来宽一点,然后用手机拍照,结果和平时看起来一个样。然后我又让自己的目光失去焦点,再拍照,结果发现,居然变成了微弱的斗鸡眼。那么我估计是上帝给我们一个提示吧,就是要向党中央靠拢,聚集在党中央的周围才是正道。

  7. 无心柳变桃 说:

    以前上初一时老师叫两个同学起来,问他们不好好听讲在干什么,其中一个说,我们在练习分眼术,全班爆笑……

  8. Alulu 说:

    呵哈,要向前看不要向后看

  9. 鸟嘌呤大侠 说:

    前面回复的人很强大啊!但是有一点我要说的就是很多朋友对进化论的理解,很多人谈到草食动物和肉食动物在眼睛分布上的进化原理。达尔文提出进化没有目的性,是物种适应环境的结果,而不是他想要眼睛怎么长就怎么长,也许以前还真的有眼睛长两边的古猿,但是他们因为这种有创意的长相都命丧高树了。就这样一代一代下来就都成了能精确定位的双眼向前古猿了。这就是自然的选择而不是生物个体的选择。
    还有一点,每个人都两只眼睛,但是两只眼睛未必是最好的,比如本人觉得要是后脑勺能长一个眼睛就好了,至少在看到背影很像美的女孩子的时候不用刻意的超过她然后再回头。而可以很潇洒的走在她的前面睁开自己的第三只眼。但是很可惜人类的两个脑半球决定了我们只有两只眼,这也产生了“回头率”这个名词。我个人认为不管是斗鸡眼还是反斗鸡眼都不怎么好看。也没什么用,除了哗众取宠。

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