Khối Necker là hình vẽ khung dây của một hình lập phương, không có nét đứt hay tô bóng, nên có thể nhìn theo hai cách: mặt vuông phía dưới bên trái ở gần ta, hoặc mặt vuông phía trên bên phải ở gần ta. Nhìn một lúc, hình tự "lật" qua lại giữa hai cách hiểu mà ta không cố ý. Nhà tinh thể học Thuỵ Sĩ Louis Albert Necker mô tả hiện tượng này năm 1832, và nó trở thành một trong những hình mẫu quan trọng nhất để nghiên cứu cách não "chọn" một cách nhìn không gian.
Khác với vật bất khả (không thể tồn tại), khối Necker là một hình quá dễ tồn tại: có tới hai vật thật khớp với nó. Bài này giải thích vì sao não không giữ được cả hai cùng lúc, cách tự điều khiển cú lật, và những hình hai nghĩa tương tự.
Necker phát hiện ra hình này thế nào
Năm 1832, Louis Albert Necker (1786 – 1861), nhà tinh thể học và địa chất học ở Geneva, viết thư cho nhà khoa học David Brewster và thư được đăng trên tạp chí khoa học The London and Edinburgh Philosophical Magazine. Ông kể rằng khi vẽ các hình tinh thể dạng khối thoi (rhomboid), ông nhận thấy hình vẽ đôi khi bất ngờ "đảo chiều sâu": mặt ông tưởng ở trước lại hiện ra ở sau. Ông nhận xét hiện tượng phụ thuộc vào chỗ mắt nhìn chăm chú.
Hai cách nhìn một hình
| Cách nhìn A | Cách nhìn B |
|---|---|
| Mặt dưới bên trái ở gần | Mặt trên bên phải ở gần |
| Ta nhìn khối từ trên xuống, thấy mặt trên | Ta nhìn khối từ dưới lên, thấy mặt đáy |
| Khối như đặt trên bàn thấp hơn mắt | Khối như treo trên cao |
Cả hai cách đều là hình chiếu song song đúng của một hình lập phương thật. Hình vẽ thiếu đúng một thông tin để phân định: cạnh nào bị che. Thêm nét đứt cho các cạnh khuất, hoặc xoá bớt chúng, hoặc tô bóng một mặt, cú lật biến mất ngay.
Vì sao não không thấy cả hai cùng lúc
Đây là câu hỏi trung tâm. Các nhà nghiên cứu gọi hiện tượng này là tri giác hai ổn định (bistable perception). Vài điểm đã biết:
- Não luôn chọn một cách hiểu duy nhất. Ta không bao giờ thấy một "hình lập phương lai" nửa nọ nửa kia. Nhận thức thị giác dường như được tổ chức để đưa ra một câu trả lời rõ ràng về thế giới, kể cả khi dữ liệu mơ hồ.
- Cú lật diễn ra tự phát, trung bình vài giây một lần, khác nhau tuỳ người. Khoảng thời gian giữa hai cú lật không đều mà dao động ngẫu nhiên.
- Có thể ảnh hưởng nhưng không điều khiển hoàn toàn. Người xem cố giữ một cách nhìn thì kéo dài được nó, nhưng sớm muộn hình vẫn lật.
- Chỗ nhìn chăm chú quan trọng. Như Necker nhận thấy, nhìn vào một góc thường khiến góc đó có xu hướng hiện ra ở gần.
Một giả thuyết lâu đời cho rằng các nhóm tế bào thần kinh mã hoá mỗi cách hiểu "mỏi" dần khi hoạt động, nhường chỗ cho nhóm kia. Giả thuyết khác nhấn mạnh vai trò của các vùng não phía trước, nơi điều phối chú ý và "đề xuất" lại cách hiểu. Có lẽ cả hai cơ chế cùng tham gia, và đây vẫn là đề tài nghiên cứu sôi nổi trong khoa học thần kinh về ý thức.
Thử điều khiển cú lật
- Vẽ một khối Necker: hai hình vuông bằng nhau lệch chéo, nối bốn cặp đỉnh tương ứng.
- Nhìn chăm chú vào góc dưới bên trái. Chờ. Góc đó thường "tiến lại gần".
- Chuyển mắt sang góc trên bên phải. Sau ít giây, hình thường lật.
- Thử nhìn vào giữa hình, thả lỏng. Đếm số cú lật trong một phút.
- Thử ngồi thật yên rồi cố giữ một cách nhìn lâu nhất có thể. Ghi thời gian.
Nhiều người nhận thấy sau vài phút luyện, họ chủ động lật được nhanh hơn. Một số nghiên cứu ghi nhận tốc độ lật tự phát khác nhau giữa các nhóm tuổi và giảm khi mệt mỏi, nhưng không có bài thử nào dựa vào khối Necker để "chấm điểm" trí thông minh.
Những hình hai nghĩa họ hàng
- Cầu thang Schröder (1858): hình bậc cầu thang có thể nhìn như cầu thang đi lên từ sàn, hoặc như cầu thang treo ngược dưới trần.
- Hình thoi Mach: một tờ giấy gấp đôi dựng đứng trên bàn, nhìn bằng một mắt, có thể lật giữa "chữ V lồi" và "chữ V lõm". Nhà vật lý Ernst Mach mô tả hiện tượng này.
- Vũ công quay (2003): hình bóng một vũ công đang xoay của nhà thiết kế Nhật Bản Nobuyuki Kayahara, có người thấy quay theo chiều kim đồng hồ, có người thấy ngược lại. Lý do giống khối Necker: hình bóng thiếu thông tin chiều sâu.
- Các hình gạch lát kiểu "hộp chồng": hoa văn gồm các hình thoi ba màu, có thể thấy như khối lập phương xếp nhô lên hoặc lõm xuống. Hoa văn này có trên sàn nhiều công trình cổ, như ở Pompeii.
Khối Necker và thiết kế
Hiện tượng này có ý nghĩa thực tế: một sơ đồ, biểu tượng hay bản vẽ trục đo thiếu nét khuất và sáng tối có thể bị đọc theo hai cách. Người thiết kế biểu tượng ứng dụng, hướng dẫn lắp ráp hay bản đồ toà nhà cần thêm những manh mối như bóng đổ, tô màu mặt trên, nét đậm cạnh gần, để người dùng không hiểu nhầm hướng.
Ngược lại, nghệ sĩ cố ý khai thác hai nghĩa. Escher dùng khối Necker như ý tưởng ban đầu cho khối lập phương bất khả trong bản in Belvedere (1958): một nhân vật ngồi cầm khối này, dưới chân có tờ giấy vẽ khối Necker với hai giao điểm được khoanh tròn.
Góc nhìn hôm nay: làm hình lật bằng giấy
- Gấp đôi một tấm bìa nhỏ, dựng đứng trên bàn như mái nhà nhỏ, đặt dưới đèn.
- Nhắm một mắt, nhìn từ trên chếch xuống. Sau một lúc, tấm bìa có thể lật thành "nếp lõm" như quyển sách mở. Lúc đó sáng tối trên bìa trông kỳ lạ vì không khớp với hình mới.
- Thử vẽ khối Necker có thêm nét đứt ở ba cạnh khuất. Hình hết lật. Rồi xoá nét đứt, hình lật trở lại.
Câu hỏi thường gặp
Khối Necker là gì?
Là hình vẽ khung dây của một hình lập phương, không có nét khuất hay tô bóng, có thể nhìn theo hai cách khác nhau về mặt nào ở gần. Louis Albert Necker mô tả hiện tượng này năm 1832.
Vì sao khối Necker tự lật?
Vì hình vẽ khớp với hai vật thật như nhau và thiếu manh mối để phân định. Não chỉ chọn một cách hiểu tại một thời điểm, rồi sau vài giây tự chuyển sang cách kia, hiện tượng gọi là tri giác hai ổn định.
Có thể nhìn thấy cả hai cách cùng lúc không?
Không. Người xem chỉ thấy một trong hai cách tại một thời điểm. Có thể kéo dài một cách nhìn bằng chú ý, nhưng sớm muộn hình vẫn lật.
Làm sao để khối Necker không lật nữa?
Thêm thông tin chiều sâu: vẽ nét đứt cho các cạnh khuất, xoá chúng đi, hoặc tô bóng một mặt. Khi đó hình chỉ còn một cách hiểu và hết lật.
Ảo giác vũ công quay liên quan gì tới khối Necker?
Cả hai đều thiếu thông tin chiều sâu nên có hai cách hiểu. Hình bóng vũ công có thể thấy quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại, và nhiều người thấy nó đổi chiều khi nhìn lâu.