Trauen Sie Ihren Augen?Wahrnehmungstäuschungen zum Ausprobieren und StaunenEine Sonderseite zu den Themen des Abschnittes "Wahrnehmungstäuschungen" der RTL-Sendung "Unglaublich! Die Show der Merkwürdigkeiten" vom 22. September 2007. |
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- Link zur Sonderseite: “Ganz schön schräg!”: Hintergrundinfos zur ersten Sendung Unglaublich! Die Show der Merkwürdigkeiten“ am 13.09.2006.
- Link zur Sonderseite: Hintergrundinfos zur zweiten Sendung “Unglaublich! Die Show der Merkwürdigkeiten“ am 16.12.2006.
- Link zur Sonderseite: Hintergrundinfos zur zweiten Sendung "Unglaublich! Die Show der Merkwürdigkeiten" am 30.05.2007.
Illusion der geneigten Türme [zurück nach oben]
Zweimal derselbe Turm: einmal gerade, einmal schief? Kaum zu glauben, aber beide Bilder sind identisch. Der Grund für die Illusion der zueinander geneigten Türme liegt in der Perspektive: Haben zwei nebeneinander stehende Türme verschiedene Fluchtpunkte, dann erscheinen sie - logisch - gegeneinander gekippt.
Link: http://www.moillusions.com/2007/05/unbeleivable-photoshop-cs3-illusion.html
Die Pausenberger-Rinne im Ames-Raum [zurück nach oben]
Dass Bälle in (unverzerrt) schrägen Räumen scheinbar bergauf rollen können, ist ein bekanntes und gut beschriebenes Phänomen (z.B. unter http://www.leinroden.de/312.htm). Der Effekt beruht darauf, dass der Raum um den nötigen Winkel gekippt ist, ohne dass dies der Betrachter erkennt. Aufgrund des konstanten Winkels zwischen scheinbarer und tatsächlicher Waagrechte weichen erwartete und tatsächliche Beschleunigungen überall im Raum in gleicher Weise voneinander ab.
Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen dem turmdersinne und seiner Schule entwickelte der Physiklehrer und turmdersinne-Mitarbeiter Rudolf Pausenberger dieses Prinzip weiter (Schule@Museum). Er konstruierte ein Rinnenensystem für den Ames-Raum, in dem Bälle in unterschiedliche Richtungen scheinbar bergauf beschleunigt rollen.
Dazu Rudolf Pausenberger:
"Der Ames-Raum ist in sich so verzerrt, dass die Metrik des Raums an jeder Stelle anders, also lokal unterschiedlich ist. Der Betrachter wird durch geeignete Position seines Auges über diese Verzerrung hinweggetäuscht, ihm erscheint der Raum rechtwinklig.
In einem solchen Raum kann man nun mechanische Experimente installieren. Zum Beispiel zwei Rinnen, in denen scheinbar physikalisch unmögliche Bewegungsabläufe stattfinden: Im vorliegenden Beispiel rollen Kugeln nur unter dem Einfluß der Schwerkraft, oben von rechts nach links, unten in die umgekehrte Richtung. Jeweils aber scheinbar bergauf beschleunigt.
Anders als in gekippten Räumen gibt es verzerrte Räume (z.B. den Ames-Raum), in denen winkel- und längenabhängige Vorgänge - wie das beschleunigte Rollen von Kugeln - nicht immer invariant gegenüber Verschiebungen sind. Ein gekippter Raum und ein Ames-Raum sind Spezialfälle allgemeiner Raumkonstruktionen, die sich kombinieren lassen.
Rinnen der beschriebenen Art sind zu Systemen kombinierbar, die etwa an Zeichnungen von Oscar Reutersvärd und M.C. Escher erinnern oder gar ein Perpetuum Mobile simulieren."
Nach dem Konstrukteur Adelbert Ames jr. spricht man auch von einem Ames-Raum.
Presse:
- Nürnberger Nachrichten: Wenn Murmeln plötzlich bergauf rollen können (20. Juli 2005)
- Pegnitz-Zeitung: Eine Kugel, die bergauf rollt (14./15. August 2004)
Bewegungsnacheffekt (Illusion des schrumpfenden Kopfes) [zurück nach oben]
Blicken Sie zehn Sekunden lang konzentriert auf die Mitte der (im Uhrzeigersinn rotierenden) Spirale. Anschließend schauen Sie in das Gesicht eines Partners. Der Kopf scheint zu schrumpfen. Wenn Sie den Versuch mit umgekehrter Drehrichtung wiederholen, sieht es aus, als ob der Kopf sich ausdehnt.
Für die Wahrnehmung von Bewegung in eine bestimmte Richtung sind jeweils besondere Nervenzellen (Neuronen) im Gehirn zuständig. Wenn wir eine solche Bewegung, wie das Rotieren der Spirale, über längere Zeit betrachten, werden diese Neuronen dauerhaft gereizt und "ermüden" allmählich, sodass sie immer weniger Signale ans Gehirn schicken. Andere Neuronen, die für Bewegungen in die Gegenrichtung zuständig sind, arbeiten dagegen so aktiv wie immer, deshalb überwiegen ihre Signale. So entsteht eine Scheinbewegung in die andere Richtung.
Wenn also die Spirale expandiert, scheint der Kopf danach zu schrumpfen. Umgekehrt wird nach der schrumpfenden Spirale ein Expandieren des Kopfes wahrgenommen.
Der Versuch gelingt am besten, wenn die Spirale nicht viel größer wirkt als der Kopf, den man anschaut.
Gleichsinnige Körperbewegung [zurück nach oben]
Es klingt ganz einfach, aber ... Probieren Sie selbst:
Heben Sie den rechten Fuß und lassen Sie den Unterschenkel im Uhrzeigersinn kreisen. Jetzt schreiben Sie gleichzeitig mit der rechten Hand eine "6" in die Luft. Gar nicht so leicht: So sehr man sich auch bemüht, das Bein ändert immer wieder die Drehrichtung.
Es nur sehr schwer möglich, Arm und Bein gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen zu drehen. Wir neigen dazu, unsere Körperbewegungen im Geiste nachzuvollziehen. Wenn dann zu der ersten eine weite, gegenläufige Bewegung, wie die "6" hinzukommt, wirkt sie nur störend. Zwar ist es grundsätzlich möglich, beide Bewegungen simultan auszuführen, aber dafür braucht es eine Menge Übung.
Figur-Hintergrund-Effekt [zurück nach oben]
Gehen Sie nahe an den Bildschirm heran, sodass das Bild fast das gesamte Blickfeld ausfüllt. Sie erkennen schwarze Elemente vor einem weißen Hintergrund. Erst wenn Sie sich weiter vom Monitor entfernen, können Sie den Text lesen. Manchmal hilft es auch, wenn Sie die Augen ein wenig zusammenkneifen.
Wir teilen Bilder in Figur und Hintergrund auf. Welche Elemente wir als Figur beziehungsweise Hintergrund wahrnehmen, hängt von unseren Vorerwartungen und Erfahrungen ab. Bei Texten bilden die (schwarzen) Buchstaben gewöhnlich die Figur, die sich vor dem weißen Hintergrund abhebt. Hier ist es genau umgekehrt: Die weißen Flächen des "Hintergrundes" bilden den Text, während die schwarzen "Figuren" die Lücken zwischen den Buchstaben bilden. Erst wenn wir das ganze Bild mit einem Blick erfassen, nehmen wir die schwarzen "Figuren" als zusammenhängendes Muster wahr und können sie somit auch als Hintergrund deuten.
Die tanzende Schattenfrau [zurück nach oben]
Auf den ersten Blick dreht sich die Frau im Uhrzeigersinn. Beobachtet man aber den Schatten, scheint sich die Drehrichtung sofort zu ändern.
Die rotierende Silhouette der Frau lässt zwei unterschiedliche Deutungen zu:
1. Die meisten Betrachter sehen eine Tänzerin, die sich im Uhrzeigersinn dreht.
2. Der Schattenriss kann aber ebenso gut auch anders herum gedeutet werden, als Drehung gegen den Uhrzeigersinn.
Wenn wir uns bei komplexen Figuren wie dieser einmal für eine Deutung entschieden haben, bleiben wir in der Regel dabei, da die Szene nur so in sich konsistent ist. Wir sehen zwar nur den Schattenriss, "denken" uns aber den Rest dazu, also insbesondere, ob wir die Frau gerade von vorne sehen oder von hinten (im Standbild kann man dies in den beiden Extrempositionen nicht eindeutig bestimmen - siehe Bild unten!). Zum Wechsel der Drehrichtung müssten wir akzeptieren, dass etwa die Front-Ansicht plötzlich in die Rückenansicht wechselt, was so ja in unserer üblichen Umwelt nicht passieren kann. In der vorliegenden Animation hilft uns der Schatten des Standfußes, eine bestimmte Deutung zu sehen, nämlich die Alternative 2. Der Schatten deutet darauf hin, dass die Szene von hinten oben beleuchtet ist. Daraus folgt, dass der angehobene Fuß nur dann einen Schatten werfen kann, wenn er in die Lichtquelle, also vom Betrachter weg gehalten wird.
 Position 1 |  Eine halbe Umdrehung später |
Illusion der schreitenden Füße [zurück nach oben]
Die beiden bunten Quadrate scheinen sich wie kleine Füße Schritt für Schritt auf dem Gitter vorwärts zu bewegen. Immer abwechselnd schiebt sich zunächst der blaue, dann der gelbe "Fuß" voran. Bei ausgeblendetem Gitter zeigt sich, dass sich die Quadrate in Wirklichkeit gleichmäßig und parallel bewegen.
Seit der Psychologe Stuart Anstis die Täuschung im Jahr 2003 entworfen hat, rätseln die Wissenschaftler, wie die Täuschung zustande kommt. Die nahe liegende Erklärung geht auf den Hell-Dunkel-Kontrast zurück: Je eine der beiden Farben der "Füße" (dunkel/hell) hat in etwa die gleiche Helligkeit wie einer der Hintergrundstreifen (dunkel/hell). Steht nun der helle "Fuß" mittig vor dem hellen Streifen, dann sind sein linker und rechter Rand vor den beiden benachbarten dunklen Streifen sichtbar - man erkennt die Bewegung also sehr gut. Schiebt sich dann aber der gleiche (helle) "Fuß" im weiteren Verlauf mittig vor den dunklen Streifen, dann befinden sich linker und rechter Rand vor den beiden benachbarten hellen Streifen - die Bewegung der Ränder ist also kaum zu erkennen. Für den dunklen "Fuß" gilt das gleiche, nur umgekehrt. Da beide "Füße" untereinander laufen, erkennt man immer Abwechselnd die bewegung des einen und dann des anderen Fußes, je nachdem vor welchem Hintergrundstreifen die beiden "Füße" sich gerade befinden.
Erst kürzlich haben P.D.L. Howe und seine Mitarbeiter, darunter auch Stuart Anstis, eine neue, komplizierte Erklärung vorgeschlagen, die das Zusammenwirken von Vorder- und Hintergrund berücksichtigt.
Link: http://www.michaelbach.de/ot/mot_feet_lin/index.html
Veränderungsblindheit [zurück nach oben]
 Was verändert sich hier? | Finden Sie heraus, welches Detail sich verändert hat! Wir übersehen selbst bedeutende Veränderungen auf einem Bild, wenn zwischen dem Original und dem veränderten Bild eine Störinformation ("Maskierung") eingeblendet wird. Ein kurzes Flackern genügt schon. Der Effekt ist als Change Blindness, also "Blindheit gegenüber Veränderung", bekannt. Von den vielen wahrgenommenen Details eines Bildes bleibt nur ein Bruchteil im Gedächtnis. Auch wenn wir glauben, eine Szene vollständig zu erfassen, speichert das Kurzzeitgedächtnis dennoch nur die Details, die unsere Aufmerksamkeit erregen. In der Regel sind dies nicht mehr als vier oder fünf Elemente. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich in dieser kleinen Menge gerade das veränderte Element befindet, ist sehr gering. Eine Veränderung ohne Maskierung lenkt dagegen die Aufmerksamkeit des Betrachters sofort auf sich. Wir bemerken die veränderte Stelle sofort, da wir an der betreffenden Stelle einen (von der Evolution immer als sehr bedeutsam erkannten) "Bewegungsreiz" bemerken. | |
 Ohne Maskierung fällt die Bildänderung sofort ins Auge. | Damit die Täuschung funktioniert, braucht es keine vollständige Ausblendung des Bildes. Bereits wenige Flecken, für Sekundenbruchteile zu sehen, erfüllen den gleichen Zweck. |
Verschwindende Farben [zurück nach oben]
Fixieren Sie eine Zeitlang den schwarzen Punkt in der Mitte. Nach einer Weile scheinen einige der farbigen Kreise zu verschwinden. Es bleiben nur diejenigen sichtbar, die sich bewegen. Am besten klappt es, wenn Sie ein Auge schließen.
Der überraschende Effekt kommt dadurch zustande, dass die Augen unbewegte Bilder bereits nach kurzer Zeit nicht mehr wahrnehmen. Wenn die Netzhaut stets den gleichen Reiz erhält, wird er schlichtweg "ausgeblendet", wie Ignatz Paul Troxler schon 1804 feststellte. Deshalb trägt das Phänomen bis heute den Namen Troxler-Effekt. Der Troxler-Effek verhindert auch, dass wir ständig die unzähligen kleinen Äderchen sehen, die durch das Sichtfeld verlaufen und die Netzhaut mit Blut versorgen.
Wenn man jedoch in einem Versuch ein bewegtes Bild der Adern erzeugt, werden sie plötzlich sichtbar. Probieren Sie es selbst aus: Stechen Sie dazu mit einer Nadel ein kleines Loch in ein Stück Papier und schauen Sie hindurch. Dabei bewegen Sie das Papier in einem Kreis von etwa einem Zentimeter umher. Beim Drehen werfen die Adern bewegte Schatten auf die Netzhaut, die das Gehirn wieder wahrnehmen kann.
Shepards ewige Tonleiter [zurück nach oben]
Der Effekt
Wenn man einen der zwölf Knöpfe drückt, erklingt ein Ton. Probieren Sie den nächsten Knopf im Uhrzeigersinn aus, hören Sie einen höheren Ton. Aber zu welchem Knopf gehört der höchste Ton? Die Suche scheint zunächst ganz einfach: Im Uhrzeigersinn gedrückt, klingt jeder Ton höher als der vorige. Nur: Ein absolut höchster Ton ist nicht zu finden: Wieder beim Ausgangsknopf angelangt, lässt sich kein Sprung in der Tonhöhe festzustellen.
Der Hintergrund
Das Geheimnis dieses paradoxen Erlebnisses liegt in der akustischen Struktur der "Töne". Jeder einzelne ist eigentlich ein Mehrklang, zusammengesetzt aus mehreren Frequenzen in jeweils einer Oktave Abstand. Die tiefen und hohen Elemente sind dabei stets leiser als die mittleren. Diese Mehrklänge sind in einer ansteigenden chromatischen (d.h. aus Halbtonschritten bestehenden) Tonleiter angeordnet. Die tiefsten und die höchsten Elemente des Mehrklangs klingen so leise, dass man sie kaum bemerkt - die "mittleren" Elemente des Mehrklangs dominieren. Beim Zuhören lässt sich kein Übergang erkennen: Beim Tastendruck im Uhrzeigersinn steigt die Tonleiter immer weiter. Wahrnehmungsforscher sprechen vom "Shepard-Effekt", benannt nach seinem Entdecker, dem amerikanischen Psychologen Roger Shepard.
Noch immer unverständlich?
Stellen wir uns sieben Spieler an der Tastatur eines Klaviers vor; jeder steht vor einer der sieben Oktaven. Alle spielen gleichzeitig den gleichen Ton, beispielsweise ein c, aber in sieben verschiedenen Tonlagen. Als nächstes spielen alle gleichzeitig den Halbton darüber, das cis, dann den nächsten Halbton, das d, und so weiter. Jeder spielt seine (chromatische) Tonleiter bis zum rechten Ende der Tastatur.
Die ewige Wiederholung
Aber was passiert mit dem Spieler, wenn er oben ankommt? Und nach einer weiteren Oktave mit dem nächsten Spieler? Er stellt sich am linken Ende der Tastatur an und beginnt wieder von unten. So hört man nach zwölf Schritten den gleichen Klang wie zuvor, der Kreis schließt sich.
Der Trick mit der Lautstärke
Bleibt nur die Frage, warum man nicht hört, wenn ein Spieler oben aufhört und danach unten wieder anfängt. Die Spieler ändern die Lautstärke, während sie die Tonleiter spielen: In der Mitte des Klaviers laut, fortissimo. Dann immer leiser, bis sie bei ihren obersten Tönen kaum noch hörbar sind, pianissimo. So erkennt man nicht, wenn sie oben schließlich aufhören. Unten setzen sie ebenfalls kaum hörbar leise und damit unerkannt ein. Sie steigern sich wieder bis zur Mitte und der Zyklus beginnt von neuem.
Mehr Infos und Hörbeispiele: http://cips02.physik.uni-bonn.de/~scheller/acoustic-illusions/main.html
Illusion des Zusammenpralls [zurück nach oben]
Die Kugeln behalten ihre Richtung bei und durch- dringen sich scheinbar [1]. Anders jedoch, wenn man ein akustisches Signal ergänzt [2]. (Flashplayer wird benötigt.) |
Die beiden Kugeln bewegen sich aufeinander zu. Schauen Sie genau hin: Kreuzen sich die Bahnen? Oder treffen die Kugeln in der Mitte aufeinander, wo sie wie beim Billard voneinander abprallen? Das entscheiden offenbar nicht die Augen allein. Klickt man auf [2], dann wird in dem Augenblick, wenn die Kugeln einander berühren, ein klickender Ton eingespielt. Diesen interpretieren wir als das Geräusch von aufeinanderprallenden Kugeln - und glauben prompt, die entsprechende Szene auch zu sehen. Fehlt der Klickton, dann "sehen" wir in der Regel auch keinen Aufprall - die Kugeln scheinen ihre Bewegungsrichtung beizubehalten und sich dabei zu durchdringen. Entdeckt wurde der Effekt von Neurowissenschaftler Robert Sekuler und seinem Team im Jahr 1997. |
Doppelbild: Pferdekopf und nackte Frau [zurück nach oben]
Ein Bild fürs Teenie-Mädchenzimmer oder für die Junggesellenbude?
Beides! In der Blässe des Pferdes kann man die Silhouette einer langhaarigen Schönen erkennen. Ob (und wie schnell) man sie bemerkt, hängt nicht selten von den eigenen Erwartungen und Interessen ab. Unser Wahrnehmungssystem nimmt eine Unzahl von Informationen auf, aus denen es die subjektiv wichtigsten herausfiltert.
Pandabär als Fleckenmuster [zurück nach oben]
Erkennen Sie den Pandabären?
Auf den ersten Blick scheint das Bild nur aus unregelmäßigen schwarzen Flecken auf weißem Grund zu bestehen. Aber damit gibt sich das Gehirn nicht zufrieden. Wenn Sie eine Weile hinschauen und Ihrem Wahrnehmungssystem genügend Zeit lassen, wird es eine sinnvolle Deutung für das scheinbare Durcheinander finden.
Wir sind wahre Meister darin, unvollständige Bilder so zu ergänzen, dass ein stimmiger Gesamteindruck entsteht. Nicht ohne Grund bezeichnet der Gestaltpsychologe Wolfgang Metzger, ein Vertreter der Gestaltpsychologie, diesen Ordnungszustand als "Lieblingskind der Sinne".
Einmal gefundene Ordnungsmuster sind stabil. Sobald Sie den Panda entdeckt haben, erinnern Sie sich auch später noch daran. Deshalb finden Sie ihn sofort wieder, wenn Sie das Bild nach einiger Zeit noch einmal betrachten.
Schweinchen an Bootssteg [zurück nach oben]
Kaum zu glauben, aber das Schweinchen hinten und die zwei kleinen vorne sind gleich groß.
Aber warum lässt sich unser Wahrnehmungssystem so täuschen? Es deutet das flache (zweidimensionale) Bild wie eine räumliche (dreidimensionale) Szene. Der Bootssteg verläuft nach hinten und suggeriert auf diese Weise eine perspektivische Landschaft. Wie eine solche Szene zu deuten ist, wissen wir aus Erfahrung: Je weiter ein Objekt entfernt ist, umso kleiner ist sein Bild auf der Netzhaut unseres Auges. Diese perspektivische Verkleinerung berechnen wir von vorneherein in unsere absolute Größenschätzung ein. Jedes visuell wahrgenommene Objekt wird auf der Netzhaut des Auges abgebildet. Aus der Größe dieses Netzhautbildes und der geschätzten Entfernung berechnet das Sehsystem die wirkliche Größe.
Im Punktemuster erscheint Marilyn Monroe [zurück nach oben]
Wenn Sie das Punktemuster aus nächster Nähe anschauen, sehen Sie statt der Fifties-Ikone nur ein Muster aus schwarzen Punkten auf weißem Grund. Versuchen Sie es noch einmal, jetzt mit mehreren Metern Abstand: Diesmal ist das Porträt deutlich zu erkennen.
Je weiter Sie sich vom Monitor entfernen, desto kleiner und wird das Punktemuster auf der Netzhaut abgebildet. Sie nehmen mehr Punkte auf einer kleineren Fläche wahr, Wissenschaftler sagen auch, die "Raumfrequenz" des Punktemusters, also die Anzahl der Punkte pro Flächenelement, steigt. Ist die Raumfrequenz hoch genug, dann können wir das Bild erkennen.