撰文 / 李治林（中国科学院物理研究所）
本文来自《知识就是力量》杂志
我们如何识声辨色
声波所对应的机械振动 ， 每秒几千次只是稀松平常 。 摸着喉咙或者喇叭 ， 可以感受到它的振动 ， 却很难分辨出声音的内容 。 那么 ， 我们是如何听到声音的呢？
先是耳廓把声音收集起来 ， 通过外耳道传到鼓膜上使其振动；振动通过听小骨等传递到内耳；螺旋卷曲的耳蜗 ， 由外到内不同部位分别对从高频到低频的振动敏感 ， 相应位置的毛细胞感知振动并将其转化为电信号传递给听神经；信号最终传递到大脑 ， 形成听觉 。 以上四个步骤 ， 像是电子信号处理中“集中放大、阻抗匹配、频谱分析、数据整合”的过程 。
对于光波 ， 则更复杂 。 眼睛不只要看到一束光 ， 还要看到光的空间分布 ， 这就要有一套成像系统 。 那么 ， 我们是怎样看到物体的呢？
首先是晶状体等构成透镜组 ， 将光线折射后成像到视网膜上；感光细胞中有一些特殊的分子 ， 其中的电子在光的作用下发生转移与跃迁 ， 引起一系列生物化学反应 ， 把光信号转变为神经冲动；眼部几类神经细胞将信息初步整理、传递；信息最终进入大脑的视觉中枢 ， 形成更细致且综合的感知 。 这便是“光学成像、生化感光、初步合成、综合加工”的过程 。
物理、生理上的视听缺陷
物理层面上 ， 听觉方面 ， 比如耳廓和耳道等声音的传播通道 ， 它们本身对不同频率声波的通过效率是有差别的 。 耳道的长度已经天然地对3000赫兹附近的频率有了特殊照顾 。
筒状通道对声音具有频率筛选的功能 ， 且随其长度有所变化
视觉方面 ， 比如各种频率的光透过角膜和晶状体等折射时 ， 其折射率随频率增加而增大 ， 这会导致它们聚焦到视网膜附近时 ， 前后位置有轻微差别 ， 因而看起来会有一种红色更近、蓝色更远的错觉 。
人眼结构的不均匀性等可导致“星芒”的效果
生理层面上 ， 听觉方面 ， 鼓膜的共振、毛细胞的衰退老化等 ， 都直接影响其对声音的频率响应范围 ， 而这些是与人的个体特征有关的 ， 比如年龄、体质等 。 视觉方面 ， 血管层和神经层处在视网膜感光层前方 ， 必然会挡住一部分光 ， 造成一些网状的阴影 。
神经系统开小差带来的离奇错觉
（左)“静中见动”；(右)“视而不见”与“无中生有”
常见的 ， 比如盯着一幅色彩较淡、轮廓模糊的画面一段时间 ， 你会发现它逐渐消失了！由于人眼对不同色彩对比度的区域的视觉响应时间有差异 ， 加上眼球的微跳和大脑的补偿 ， 就会对静态的画面产生出动态的错觉 。
关于听觉的错觉 ， 同样离奇 。 有位音频创作者录制了“Laurel”的发音 ， 却有很多人听完后跟读的是“Yanny” 。 这一方面是由于不同的人对高低频段的敏感性不同 ， 另一方面 ， 这也跟大脑的识别过程有关 ， 在对基频、谐波、共振峰等进行判定时 ， 会有多个结果 。
那么 ， 什么是真实的世界呢？世界本身和我们的感知之间是怎样的关系呢？
【知识就是力量|藏文科普｜你看到、听到的世界都是真实的吗？】所谓“真实性”只是相对的 ， 生物更关心的其实是“合理性”和“适应性” 。 借助现代科学仪器 ， 我们可以更广泛而精确、理性而定量地认识客观世界 。 然而 ， 这辅助虽然强大 ， 却无法完全替代人类自身进化了千秋万代的、即使有些缺陷却依然精妙无比的感官 。
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