Невероятно, но тысячелетиями этого никто не замечал. Ученые думали, что у животных два глаза по той же причине, по которой у них две почки: это побочный продукт двусторонне-симметричного плана тела и, вероятно, запасной орган на случай, если один будет поврежден. Возможность существования стереоскопического зрения не пришла в голову ни Эвклиду, ни Архимеду, ни Ньютону; не смог его оценить в полной мере даже Леонардо. Он не заметил, что два глаза по-разному видят сферу: левый глаз видит ее чуть дальше слева, а правый – чуть дальше справа. Если бы он в своем примере использовал не сферу, а куб, он бы заметил, что изображения на сетчатке различаются. Стереоскопическое зрение было открыто только в 1838 году. Открыл его Чарльз Уитстон, физик и изобретатель, в честь которого была названа электрическая схема «мост Уитстона». Уитстон писал:
Вполне очевидно, почему художник не в состоянии достоверно изобразить любой объемный предмет, – ведь он рисует лишь свое видение объекта. Если смотреть на картину и предмет двумя глазами, то в случае с картиной на сетчатку глаза проецируются две схожие картинки, два одинаковых изображения, а в отношении объемного предмета два изображения будут непохожими; следовательно, возникает естественная разница между впечатлением от органов чувств и восприятием, сформированным в сознании; изображение нельзя спутать с самим объемным предметом
[246].
То, что стереоскопическое зрение было открыто так поздно, удивительно, потому что его не так сложно заметить даже в повседневной жизни. Закройте один глаз на несколько минут и занимайтесь обычными делами. Мир станет более плоским; вероятно, скоро вы обнаружите, что с трудом попадаете в дверной проем и просыпаете сахар себе на колени. Конечно, мир не станет совсем плоским. У мозга остаются другие виды информации, которые также присутствуют на фотографиях и в телевизионном изображении: сглаживание, затемнение, расположение на поверхности, изменение текстуры. Что еще более важно, у него остается движение. Когда вы передвигаетесь, ваша точка наблюдения постоянно меняется, в результате чего расположенные близко объекты проносятся мимо быстро, а расположенные дальше двигаются медленнее. Мозг интерпретирует картину течения как трехмерный мир, проносящийся мимо вас. Восприятие структуры оптического потока мы наблюдаем в фильмах «Звездный путь» и «Звездные войны» и в популярных заставках для компьютерного экрана, на которых белые точки, расходящиеся от центра монитора, создают впечатление полета сквозь космическое пространство (хотя в действительности звезды расположены слишком далеко, чтобы у реального экипажа звездного флота могло сложиться такое ощущение). Все эти источники данных о глубине объектов позволяют достаточно сносно справляться с задачей восприятия людям, слепым на один глаз – таким, как авиатор Уайли Пост или крайний нападающий, игравший в 1970-е годы за команду «Нью-Йорк джайентс». Мозг – это гибкий и математически подкованный потребитель информации; вероятно, именно поэтому ученые так долго не замечали факт использования мозгом одного из ориентиров, бинокулярной диспаратности.
Уитстон доказал, что разум превращает тригонометрию в сознание, когда разработал первую трехмерную картинку – стереограмму. Идея ее проста. Нужно сделать изображение, используя два окна Леонардо или, что гораздо удобнее, два фотоаппарата, каждый из которых расположен там, где должен располагаться глаз. Затем нужно поместить правую картинку перед правым глазом человека, а левую – перед левым. Если мозг решит, что оба глаза смотрят на один и тот же трехмерный мир, а источником различия в изображении является бинокулярный параллакс, он будет одурачен и сложит две картинки в циклопическое изображение, в котором объекты располагаются на разном расстоянии.
Правда, здесь Уитстон столкнулся с проблемой, которая до сих пор остается актуальной для стереоскопических устройств. Мозг в физическом плане приспосабливает глаза к глубине поверхности двумя способами. Во-первых, хотя я до сих пор описывал зрачок как маленькое отверстие, на самом деле в нем есть линза, которая собирает множество лучей света, исходящего из той или иной точки в реальном мире, и фокусирует их на определенной точке сетчатой оболочки. Чем ближе объект, тем больше должны искривляться лучи, чтобы сойтись в точку, а не в расплывчатый диск, и тем толще должен быть хрусталик глаза. Мышцы внутри глазного яблока утолщают хрусталик, чтобы сфокусировать зрение на ближних объектах, и делают его тоньше, чтобы сфокусировать зрение на далеких объектах.
Сжатие хрусталика контролируется рефлексом фокусировки, системой обратной связи, настраивающей форму хрусталика таким образом, чтобы мельчайшие детали изображения на сетчатке были максимально четкими. (Эта система аналогична той, что используется в некоторых аппаратах с автофокусировкой.) Нас раздражает, когда приходится смотреть плохо сфокусированную видеосъемку, потому что мозг пытается устранить расплывчатость изображения за счет аккомодации хрусталика, но тщетно.
Второй способ физического приспособления – направить глаза, которые отстоят друг от друга примерно на шесть сантиметров, на одну и ту же точку в окружающем мире. Чем ближе объект, тем больше приходится скашивать глаза.
Чтобы скосить глаза и снова развести их, мы используем мышцы по бокам глазных яблок; эти мышцы контролируются зоной мозга, которая старается устранить двоение картинки. (Если у человека двоится в глазах, это нередко свидетельствует о том, что мозг поврежден, подвергся токсическому воздействию или страдает от недостатка кислорода). Эта система аналогична функции дальномера в старых фотоаппаратах, где с помощью призмы происходило наложение двух изображений из двух видоискателей, а фотограф таким образом наклонял призму, соединенную с объективом фотоаппарата, чтобы выровнять изображения. Мозг использует принцип дальномера как еще один источник информации о глубине объекта, причем этот источник, по-видимому, является необходимым. Стереоскопическое зрение дает информацию только об относительной глубине – расстоянии до той точки, в которой сходятся линии взора, и за ней, а данные от направления глазных яблок, по-видимому, используются для получения восприятие абсолютной глубины.
А вот задачка для разработчика стереоскопа. Рефлекс фокусировки и рефлекс скашивания глаз связаны между собой. Когда вы фокусируете взгляд на точке, расположенной неподалеку, чтобы устранить потерю четкости, вы сводите глаза; когда фокусируете глаза на далеком объекте, они выравниваются. Если вы скашиваете глаза на расположенный близко объект, чтобы устранить двоение в глазах, мышцы сжимают хрусталик, чтобы навести фокус; если вы разводите глаза, глядя на дальний объект, мышцы расслабляются для дальней фокусировки. Такая слаженная работа совершенно разрушает принцип действия стереоскопа, в котором перед каждым глазом размещается маленькая картинка; оба глаза направлены прямо, каждый глаз смотрит на свою картинку. Но мы направляем взгляд вперед, когда хотим увидеть далекие объекты, поэтому глаза переходят в режим дальней фокусировки, и картинка расплывается. А если мы пытаемся сфокусировать взгляд, линии взора обоих глаз сходятся, и глаза смотрят на одну и ту же картинку, а не на разные, что тоже все портит. Глаза бегают туда-сюда, хрусталики сжимаются и вытягиваются, но все это происходит не тогда, когда нужно. Чтобы получить стереоскопическую иллюзию, приходится чем-то жертвовать.
