Descontraindo a Física

Ilusões sensoriais
A ilustração abaixo reproduz a espantosa espiral de Fraser (fig. 7). Este desenho constitui já uma ilusão óptica, pois não se trata, de modo algum, de uma espiral, mas de uma sucessão de pequenos círculos concêntricos que se vão tornando progressivamente maiores.

Pode facilmente realizar esta experiência. O efeito de espiral é provocado pelas linhas mais grossas pretas e em forma de espiral.
Como é isto possível? O que acontece com uma "ilusão óptica" deste gênero?
As ilusões sensoriais verificam-se quando a percepção não se conjuga com a realidade. As ilusões sensoriais normais ¾ conseqüentemente não provocadas por estados doentios ¾ são, na estrutura e no modo de funcionamento dos respectivos órgãos, fundamentadas, do mesmo modo que nos processos psicológicos, através de impressões sensoriais associadas apenas a percepções. São, pois, fenômenos concomitantes regulares e não interrompidos de percepções sensoriais.

Aproxime o desenho de seu rosto, até o nariz tocar a tela, para fechar a ponte.

Na maioria das ilusões ópticas não se verificam ilusões reais dos sentidos, mas ilusões que surgem da interpretação habitual de um objeto ¾ uma interpretação que, contudo, não é exata para o caso em questão e, conseqüentemente, é falsa. Neste caso, a impressão do sentido da visão, isto é, o registro óptico, é inteiramente correta, verificando-se a ilusão apenas no cérebro.
Falemos de imperfeições oculares. Ocorrem, por exemplo, erros de imagens geométricas que são percebidas nos olhos como pontos (objetivos) ou estrelas (subjetivos), devido a imperfeições do cristalino.

Contrastes
Se perguntarmos a 100 pessoas o que o conceito "contraste" lhes sugere, 82 responderão: "Claro-escuro." De fato, as diferenças de claridade (e de cores) estão mais fortemente ligadas à nossa noção de contraste.
Falemos agora do que normalmente designamos por contrastes psicológicos. Por eles entendemos as influências recíprocas de sensações ópticas, quando os estímulos luminosos apresentando intensidades e cores diferentes atuam, simultaneamente ou com um pequeno intervalo, sobre os mesmos pontos da retina. Assim, uma mancha um pouco mais clara aparece ainda mais clara junto de zonas mais escuras e vice-versa.
Realizemos, para o comprovar, duas pequenas experiências. Duas maçãs pretas: uma está sobre um fundo branco e a outra sobre um fundo cinzento (fig. 9).

A primeira parece inequivocamente mais escura. O mesmo se passa com os dois ratos (fig. 10).

Um encontra-se sobre fundo branco e o outro sobre fundo preto. O rato sobre fundo branco parece nitidamente mais escuro.
Com efeito, em ambas as experiências a claridade objetiva das maçãs e dos ratos é igual. A impressão de luz sobre os nossos olhos não depende apenas da intensidade luminosa do próprio objeto, mas também do meio que o rodeia (contraste de superfícies).

Veja atentamente a figura 11. Qual dos dois triângulos é mais claro?

(Ambos são igualmente claros. De acordo com o contraste de superfícies, o triângulo cujos vértices penetram nos círculos negros parece mais claro.).
Para além dos contrastes de superfícies, existem ainda os chamados contrastes de margem, que aparecem no limite de várias superfícies claras. Se repararmos no gradeamento contrastante (fig. 12), vemos, nos cruzamentos das traves brancas, pontos cinzentos.

Esta ilusão de contraste também acontece se, em vez das traves brancas, fixarmos as negras.
Este fenômeno, descoberto há mais de 100 anos, é também um fenômeno subjetivo. Aqui são observadas diferenças de claridade que não existem objetivamente.

Observe que o sombreado em cinza gira no sentido horário ... e os raios 'aparentam' girar em sentido anti-horário. Pode-se controlar o liga/desliga, + velocidade, - velocidade, + tom de cinza, - tom de cinza e os raios da roda.

Ilusões por persistência de imagem
A influência de um estímulo luminoso na retina provoca uma sensação luminosa. Em conseqüência da inércia, decorre um determinado intervalo de tempo até a retina ser impressionada. Por outro lado, a excitação sobrevive ao estimulo provocado durante um breve período. É por essa razão que um fósforo aceso se assemelha a um círculo de fogo logo que desaparece com uma certa velocidade: após cada impressão óptica a imagem do objeto permanece visível ainda durante algum tempo.
Se a impressão luminosa for intensa, a hiperexcitabilidade da retina provoca o cansaço e pode de tal maneira reduzir-se que distinguimos uma mancha negra da forma do objeto visto ¾ o que designamos por persistência de imagem negativa.
Durante um curto intervalo de tempo fixe uma janela com traves claras. Feche, depois, os olhos. Na persistência de imagem aparecem os vidros claros e as barras escuras; a persistência de imagem é fiel ao modelo.
Fixe, durante um período mais longo, uma janela e olhe depois para uma parede cinzenta e regularmente iluminada. Na persistência de imagem, as traves da janela aparecem claras.
Podemos obter persistências de imagem positivas e nítidas quando de noite apagamos uma lâmpada clara. Na sala escura, a imagem da lâmpada permanece durante algum tempo diante dos olhos.

Com uma luz clara e durante 30 segundos, olhe para a metade esquerda da figura 13. Logo a seguir fixe o lugar marcado (ponto) da metade direita da mesma figura.

Fixe, durante 30 segundos e com luz clara, a imagem da esquerda da figura 14 e logo a seguir olhe para a da direita. Verá uma persistência de imagem colorida: o fundo vermelho aparecerá agora na sua cor complementar, o verde, e a face branca tornar-se-á ligeiramente avermelhada, devido à impressão de contraste.

As persistências de imagem podem também ser multicoloridas. Com a ajuda da figura abaixo, façamos uma experiência. Para isso fixemos durante 30 segundos o ponto branco que se encontra no meio da bandeira tricolor. A seguir, olhe para uma superfície branca. O que vê?

Visão das cores
As cores percebidas nos objetos dependem dos comprimentos de onda que estes refletem ou emitem. A habitual luz solar pode decompor-se, por meio de um prisma, nas cores principais: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, violeta. Daqui se conclui que todas as cores são geralmente produzidas por uma combinação. Por combinação de cores entende-se, neste caso, não a mistura de pigmentos (como na pintura), mas a combinação de luz monocromática, que na retina provoca a impressão de uma combinação de cores homogênea. Deste raciocínio base desenvolveu-se a teoria das três cores de Young-Helmholtz. Todas as cores se reduzem a três cores base: vermelho-púrpura, verde-azulado, roxo-azulado. Conseqüentemente, devem haver na retina três tipos de fotorreceptores sensíveis às cores base. Cada um destes tipos de fotorreceptores só pode ser estimulado pelas cores base.
Esta teoria foi substituída pelas conclusões de E. Hering. que por cores base E.Mail-Autorou o vermelho, o amarelo, o verde e o azul, tornando assim evidente que as cores base de Young-Helmholtz são já tons misturados.
Segundo Hering, as cores compostas resultam das cores base: contudo, não é possível encontrar mais de duas cores base em qualquer das cores compostas. Hering estabeleceu seis sensações base para três pares: branco e preto, verde e vermelho, amarelo e azul (cores opostas ou complementares).
No conceito "sensação" torna-se claro que a visão das cores é um fenômeno físico-psicológico (o que, aliás, já Goethe demonstrara na sua teoria das cores). Hering explicava o fenômeno fisiológico pela existência de substâncias químicas, e nunca por pares de cores diversas.
Se, durante algum tempo, olharmos um objeto colorido e depois dirigirmos os olhos para uma superfície preta ou branca, aparecer-nos-á uma imitação dos objetos nas cores complementares correspondentes, como os exemplos anteriores nitidamente demonstraram (contrastes sucessivos).

Em 1895 Meyer descreveu um interessante contraste de cores em sombras coloridas:

"Se colocarmos um lápis perpendicularmente sobre uma folha branca e se de um lado deixarmos atuar a luz solar e do outro a luz de uma vela, obteremos duas sombras coloridas, uma causada pela luz solar branca e a outra pela luz amarela da vela. A sombra causada pela luz solar é iluminada pela luz amarela da vela, mas não aparece branca e sim azul. Adquiriu, pelo efeito de contraste, as cores complementares da superfície iluminada pela vela".

Nós próprios podemos realizar esta experiência. Tenha, contudo, em atenção que a luz do Sol não seja demasiado intensa e que a vela não tenha uma chama demasiado alta.
Os efeitos de contraste são tanto menos perceptíveis quanto menores forem as superfícies influenciadas. Não obstante, surgem variações de cores: cores de superfícies pequenas são alteradas em benefício das cores que as rodeiam; verifica-se então uma espécie de combinação óptica (efeito Bezold).
Se a superfície em redor for mais escura do que a pequena superfície interior, a cor da superfície interior parece também mais escura. Se, em contrapartida, a superfície em redor for mais clara, a cor interior aparecerá aclarada (fig. 15).

Se as superfícies se tornarem tão reduzidas que deixe de ser possível individualizá-las, as cores combinam-se "aditivamente". As imagens que de diminutos pontos coloridos compõem conjuntos igualmente coloridos baseiam-se neste efeito.

Eis outro efeito interessante:
Observe o painel abaixo. Diga, em voz alta, o nome da cor, não da palavra:

LARANJA ROSA CINZA VERDE BRANCO AZUL MARROM PRETO VERMELHO AZUL PRETO ROSA AMARELO CINZA LARANJA PRETO VERDE MARROM BRANCO

O hemisfério direito do seu cérebro tenta dizer a cor, mas o hemisfério esquerdo insiste em ler a palavra.

Movimentos
Os olhos humanos fatigam-se rapidamente se forem obrigados a fixar um objeto. Em conseqüência, verifica-se uma quebra de capacidade e a imagem confunde-se. Se, pelo contrário, deixarmos o olhar deslizar sobre o objeto e evitarmos fixá-lo, a imagem recai continuamente em segmentos da retina. Os músculos dos olhos não permitem apenas seguir o objeto; também asseguram uma percepção correta.

Experimentalmente, demonstra-se que os olhos também se movem quando se fixa insistentemente um objeto. Esta a razão por que determinadas disposições de linhas sugerem movimento (figs. 16-19). Os efeitos de movimentos surgem porque as persistências de imagem concorrem com as reproduções, perante as quais, e devido aos movimentos involuntários dos olhos, aquelas são um pouco proteladas.

Fixe os olhos no ponto central e mova a cabeça para a frente e para trás.

Ilusões óptico-geométricas
Todos nós já as conhecemos: triângulos que parecem torcidos, embora os seus lados sejam retos; linhas que aparecem oblíquas umas em relação às outras, embora sejam paralelas, ou ainda o quadrado oblíquo que se prova ser geometricamente exato se o medirmos com uma régua (figs. 20-22).

Tais ilusões óptico-geométricas surgem freqüentemente da ligação de um padrão geométrico base com linhas retas ou curvas. São causadas pela diferença entre a nossa própria apreciação subjetiva da qualidade geométrica e os dados reais que a régua atesta. As ilusões aparecem com relativa facilidade, pois os olhos e o cérebro, na realidade, nunca registram tais "casos geométricos especiais". São, por conseguinte, necessários treino, aptidão e experiência para compreender e interpretar corretamente dois padrões sobrepostos ou estampados. É-nos impossível separar as qualidades da figura e do fundo. Recorrendo a uma comparação, poderíamos dizer que o padrão que serve de base funciona, de certo modo, como cenário numa peça de teatro (figs. 23 ¾25).

Desde o início, estas ilusões óptico-geométricas têm ocupado cientistas dos mais diferentes ramos - físicos, fisiólogos e 'psicólogos'. No entanto, não se conseguiu, até aos nossos dias, uma explicação correta e indiscutível do fenômeno.

Mas vejamos mais alguns exemplos representativos:
A direção de linhas retas que interceptam outras segundo ângulos agudos é aparentemente alterada. As linhas retas paralelas (fig. 26) parecem curvas. Se ambas as retas formarem um ângulo agudo (fig. 27), parecerão ainda mais curvas.

Inclui-se também neste caso o que designamos por deformações do quadrado (convexas, côncavas e prismáticas), assim como o triângulo deformado (fig. 20). A ilusão de Zöllner é também uma ilusão de ângulos: devido a um tracejado oblíquo, linhas paralelas parecem não o serem (fig. 21); assim como circunferência parecem-nos 'ovais' (fig. 28).

Na "ilusão das letras" de Fraser (figs. 29 e 30) verifica-se uma ilusão tracejada como na espiral anteriormente citada (fig. 7).

Ilusões de grandeza
O tamanho aparente de um objeto é permanentemente influenciado por outros objetos que atuam opticamente. Esta influência mútua é igualmente válida para superfícies, distâncias e ângulos. O exemplo mais conhecido é a ilusão de distância, da qual existem numerosas variações (figs. 31-33). Por vezes, essa ilusão não parece sê-lo ¾ a linha vermelha tem sempre o mesmo comprimento.

Na gravura 31 inferior a reta vermelha apresenta-se limitada nos seus extremos pelos ângulos interiores, o que a faz parecer menor. Nas bravuras 32 e 33 verifica-se o mesmo efeito.

Ilusões de comparação
As ilusões óptico-geométricas, que em parte derivam da influência de objetos próximos, formam um grupo mais vasto.
A mais conhecida é o exemplo dos círculos rodeados por outros círculos, num caso maiores e noutro menores (fig. 34). Ambos os círculos interiores são iguais.

Devido às linhas exteriores concorrentes da figura 35, a linha horizontal inferior parece maior do que a superior, quando ambas têm igual comprimento.

Também as duas diagonais dos dois paralelogramos têm o mesmo comprimento (fig. 36).

Preferência pelas verticais
No homem o sentido da visão regula-se mais, na observação dos objetos, pela orientação vertical. A ilusão do chapéu alto (fig. 37) evidencia este fato. O chapéu tem uma altura igual à largura, incluindo a aba; no entanto, o observador julga-o mais alto do que largo.

O impossível
Não se trata, neste caso, de ilusões óptico-geométricas. Os olhos percebem o objeto como ele é na realidade. As contradições nos desenhos resultam do fato de o cérebro procurar interpretar espacialmente o desenho bidimensional. Como, na realidade, não existem objetos com uma tal construção, o observador sente-se embaraçado (figs. 38 ¾ 43).

Visão espacial ou estereoscópica
Estas gravuras suscitam a questão da visão espacial: porquê e quando um objeto parece espacialmente bidimensional? De que deriva a noção de perspectiva? São também, neste caso, possíveis as ilusões?

Os dois olhos humanos assumem, um em relação ao outro, uma posição divergente; conseqüentemente, encaramos, de certo modo, o mundo exterior sob dois pontos de vista diferentes. As duas imagens, perspectivamente diferentes, são, no cérebro, unificadas. No cérebro é também percebida, para além das dimensões de comprimento e largura, a dimensão de profundidade. O fenômeno da visão espacial é inconsciente e mais de natureza psicológica do que, estritamente, fisiológica. À percepção do objeto junta-se a comparação com experiências acumuladas. A interpretação e valorização influenciam a imagem psicológica e a sua forma. Na visão espacial surge apenas uma série de ilusões raramente resultantes de razões psicológicas. Em conseqüência de novos conhecimentos, a visão espacial existe, principalmente, apenas num olho; a participação do segundo deve acentuar a profundidade e acelerar o fenômeno da visão.

Faça uma experiência ao seu sentido de perspectiva. Podem estas quatro figuras representar um mesmo corpo? (fig. 44). (Sim, trata-se de um cubo visto de diferentes ângulos.).

Que arestas do cubo se encontram, na realidade, à frente e quais as que se encontram atrás? A resposta nem sempre é inequívoca, porque, neste caso, há uma inversão no jogo: as mesmas arestas percebem-se ora como anteriores, ora como posteriores.

A direção do nosso olhar processa-se em linha reta. Em conseqüência, os objetos parecem diminuir à medida que aumenta a distância que os separa de nós. É por essa razão que nos enganamos quando esta experiência deixa de estar de acordo com este pressuposto.
Na figura 45 todas as figuras representadas são de iguais dimensões. No entanto, a figura do fundo parece ser a maior.

O nosso hábito de interpretar corretamente no espaço desenhos em perspectiva leva-nos, nesta figura, a "ver'" as figuras de igual tamanho em relação à perspectiva de profundidade.
A dimensão que nós conhecemos de um objeto, isto é, em geral de todos os objetos que se encontram na imagem, contribui de forma decisiva para o cálculo da distância. Se um objeto de pequenas dimensões (que nós sabemos ser pequeno) nos parece grande, é porque está perto (o que nós sabemos por experiência).
Este conhecimento nós transferimos para objetos pequenos que não conhecemos.
Se, pelo contrário, um objeto afastado nos parece grande, deduzimos que será muito maior. Se esta ilação for falsa, estamos sujeitos a uma ilusão ¾ como o demonstra a figura acima com as quatro amazonas.

Notas finais
Existem ainda numerosas ilusões ópticas: ilusões dimensionais de acordo com o principio da imutabilidade de dimensão, erros de percepção devidos a uma constante impressão de visão, ilusões provocadas pela graduação de texturas, ilusões provocadas pela repartição da luz e das sombras, ilusões de movimentos, percepções ilusórias, percepções de forma e muitas outras.
Vejamos agora, por um lado, o que se oculta sob o conceito "visão" e, por outro, quais as ilusões a que os olhos e o cérebro estão sujeitos.
Ilusões surpreendentes, assustadoras, estranhas, grotescas, agradáveis e pérfidas acompanham a nossa vida. Pintores e poetas, cientistas e ilusionistas, professores e políticos divulgaram desde sempre, para divertir, assustar, educar ou inquietar o homem, uma gama interminável de desejos, sonhos, esperanças e ilusões. Mas todos eles, mesmo os maiores artistas, os ilusionistas mais perfeitos, foram apanhados na rede das ilusões devidas aos órgãos dos sentidos.

Agradeço aos amigos que se prontificaram, pela leitura, correções e comentários feitos sobre o original desse texto. Em especial, apreciaria destacar a dúvida colocada por um deles, sobre uma das informação que apresento, de modo que, se alguém quiser nos brindar com alguns detalhes teóricos, será de inestimável ajuda.
A informação: "Para levar a cabo o complexo trabalho que representa a visão diária, os olhos dividem engenhosamente as tarefas, alternando as vezes em que cada um recebe cerca de 90% de todas as impressões. No período de descanso, durante o qual se recupera, o olho que se encontra de momento aliviado contribui ainda com cerca de 10% da sua potência."
A dúvida: "Tem certeza quanto à essa informação? Não que esteja errada, mas eu nunca tinha ouvido falar... qual o ciclo da alternância das 'potências'? Dependendo, não seria de se esperar que se repentinamente fechássemos um dos olhos, a imagem ficasse bastante 'escura'?"

Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_01.asp