5 إجابات على حدود سرعة الإدراك البصري البشري

تعتبر سرعة الإدراك البصري البشري موضوعًا صعبًا بشكل مدهش، ولا توجد إجابة واحدة له. يعتمد ذلك على نوع السرعة التي تريد النظر إليها. سنقوم هنا بتحليل 5 جوانب رائعة للرؤية ونقدم إجابات لحدود السرعة الحالية المعروفة لما يمكننا رؤيته - استمتع!

1. ما هي أقصر فترة زمنية يمكننا خلالها رؤية وميض الضوء؟

مثل العديد من الإجابات المثيرة للاهتمام في العلوم، جاء هذا بالصدفة واتضح أنه يتجاوز بكثير ما كان يمكن لأي شخص أن يتخيله.

أبلغ العديد من رواد الفضاء في الفضاء الخارجي عن رؤية حالات شاذة غير مفسرة لبقع قصيرة للغاية وشرائط ضوئية عابرة ، حتى مع إغلاق أعينهم. هذه ستحدث كل بضع دقائق. واتضح أنهم كانوا يرون ظاهرة تم اكتشافها مؤخرًا تسمى الجسيمات الكونية عالية الطاقة. هذه هي إلى حد بعيد الكتلة الأسرع حركة في الكون المعروف.

تأتي الجسيمات الغريبة من مكان ما في مجرتنا درب التبانة، ولكنها يمكن أن تنتقل بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء، لدرجة أن الطاقة اللازمة لتسريعها تتجاوز أي شيء معروف في الفيزياء الفلكية - ولا يمكن حتى لاصطدام ثقبين أسودين هائلين أن يقتربا! وعندما تصطدم بالغلاف الجوي للأرض، تتحول طاقتها إلى عدد لا يحصى من الجزيئات الجديدة (E = mc²).

النقطة هنا هي أنه بهذه السرعة القصوى، فإن الوقت اللازم لإدراك مثل هذه الجسيمات عالية الطاقة عبر الرؤية البشرية يكون في حدود الفيمتو ثانية - حرفيًا كوادريليون جزء من الثانية!

كلما كان الفلاش أكثر سطوعًا، قل الوقت اللازم لاكتشافه. يوجد في الفضاء الخارجي تلوث ضوئي لا يذكر، لذا فإن التباين بين الضوء والظلام قريب من الحد الأقصى الممكن.

لكن في الوقت الحالي لا يوجد فهم للآليات العصبية الحيوية لرؤية الجزيئات ذات الطاقة العالية. من المحتمل أن يتضمن ذلك حقيقة أن الملايين من الخلايا العصبية المختلفة يمكنها التقاط المدخلات الحسية، ولكن كلما قل ذلك، قل دقة الإدراك. تظهر بعض الأبحاث أن أعيننا يمكنها اكتشاف فوتون واحد ، لكن هذا حدث احتمالي.

2. كم عدد الإطارات في الثانية (FPS) التي نحتاجها لإدراك حركة السوائل؟

"الإطارات في الثانية"، والمعروفة باسم "FPS"، هي المعيار المشترك لتقنياتنا المرئية مثل شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والكاميرات. وتبين أنه إجراء مفيد للبشر أيضًا.

تم اكتشاف الإجابة على هذا السؤال في نهاية القرن التاسع عشر بعد اختراع السينما. وجدت شركات السينما المبكرة أن 16 إطارًا في الثانية هو الحد الأدنى الذي يمكن أن يخدع الدماغ لرؤية الحركة على الشاشة بشكل مستمر. هنا يمكننا الحصول على فكرة عن كيفية قيام أدمغتنا بلصق الصور المنفصلة معًا وتحويلها إلى سرعة الأفلام (24 إطارًا في الثانية) وشاشات الكمبيوتر النموذجية (60 إطارًا في الثانية).

هذا منخفض بشكل مدهش، على سبيل المثال العديد من الحيوانات، مثل الطيور ، تتطلب ما لا يقل عن 75 إطارًا في الثانية فقط لإدراك الحركة. بالنسبة لهم، فإن النظر إلى التلفزيون هو نفس رؤية سلسلة من الصور الثابتة المنفصلة.

تمثل هذه القدرة البشرية في الواقع شيئًا عميقًا حول قلة المعلومات البصرية التي يحتاجها دماغنا لاستقراء المعلومات الحسية. هنا مثال من دراسة الفيزياء النفسية.

كما ترون، يمكننا بناء نموذج داخلي للحركة من خلال كمية صغيرة بشكل مدهش من الإشارات - مراكزنا البصرية هي التي تقوم بالعبء الثقيل بالنسبة لنا!

3. كم عدد ومضات الضوء المطلوبة في الثانية، انظر الضوء على أنه مستمر.

الجواب هنا يسمى Flicker Fusion Threshold ، ويأتي أيضًا من رواد السينما الأوائل. على الرغم من إمكانية إدراك الحركة بمعدل 16 إطارًا في الثانية، إلا أن وميض الشاشة بهذا المعدل كان يعتبر أمرًا لا يطاق. هنا مثال من أول فيلم تم إنتاجه على الإطلاق .

لحل هذه المشكلة، تم تطوير تقنية الغالق الجديدة لتومض كل إطار صورة فردي عدة مرات متتالية. كان المعدل الذي أصبح به الوميض مريحًا وغير ملحوظ نسبيًا، حوالي 46 ومضة في الثانية.

لذلك، فإن قدرتنا على إدراك نبضات الضوء بشكل واعي تعمل بسرعة تقارب ثلاثة أضعاف قدرتنا على الحركة من حيث FPS. باختصار، نحن أكثر حساسية للضوء من الحركة.

4. ما مدى سرعة إدراكنا لغياب الضوء؟

بمعنى آخر، ما مدى سرعة اكتشاف وميض أسود وسط الضوء المستمر؟ تم إجراء بحث مع الشباب وكبار السن في هذا المجال للتحقيق في انحطاط الرؤية مع الشيخوخة. تم اكتشافه على نطاق زمني قدره 18 مللي ثانية للبالغين الأصغر سنًا، و 22 مللي ثانية لكبار السن.

ويترجم هذا إلى ما بين 45 و55 إطارًا في الثانية، عندما يصبح الإطار الداكن غير ملحوظ أو خاليًا من الوميض. التحذير هنا هو أن هذا كان المتوسط، ولكن النتائج الفردية تختلف بشكل كبير.

حتى في مجموعة دراسة صغيرة، تمكن بعض المشاركين من اكتشاف وميض أسود واحد من بين 500 إطارًا في الثانية من ومضات الضوء (أو 2 مللي ثانية). مرة أخرى، هذا سريع للغاية. وبالمقارنة، فإن الرمش يستغرق من 100 إلى 400 مللي ثانية، وهو ما يتم استبعاده عادةً من التجربة الواعية.

5. ما المدة التي نحتاجها لرؤية مشهد ما حتى نتمكن من التعرف عليه؟

اكتشفت الأبحاث التي أجريت عام 2014 في مجال التعرف السريع على الصور أنه يمكننا اكتشاف مشاهد محددة في فترات زمنية أقصر بكثير مما كان يعتقد سابقًا. في التجارب التي يتم فيها وميض صور عشوائية مختلفة (مثل منزل أو كلب أو غابة وما إلى ذلك) بتتابع سريع، يمكن للأشخاص التعرف على مشهد معين أو تذكره في وقت قصير يصل إلى 13 مللي ثانية.

ويترجم هذا إلى عرض 75 صورة مختلفة في ثانية واحدة، والقدرة على القول ببعض الموثوقية ما إذا كانت هناك صورة معينة أم لا. يمكنك أن ترى بنفسك مدى سرعة هذا الأمر بشكل ملحوظ.

ومن المثير للاهتمام أن هذا لم يكن الحد الأقصى، بل كان ببساطة أسرع ما يمكن للباحثين عرض الصور في ذلك الوقت.

حسنًا، لقد تعلمنا أن الرؤية البشرية أعمق وأكثر غموضًا مما كنت تعتقد، وأنها رائعة حقًا. إذا كنت ترغب في التعمق أكثر، فإن مقطع الفيديو الرائع هذا على YouTube من إنتاج TechLaboratories يتعمق أكثر.