Phòng Ames là một căn phòng méo được thiết kế sao cho nhìn qua một lỗ nhỏ ở đúng vị trí, nó trông như một phòng hình hộp vuông vắn bình thường. Thực ra một góc phòng ở xa người xem gần gấp đôi góc kia. Khi hai người cao bằng nhau đứng ở hai góc, người ở góc gần trông như người khổng lồ, người ở góc xa như người tí hon. Nhà khoa học người Mỹ Adelbert Ames Jr. dựng căn phòng này năm 1946.
Phòng Ames là thí nghiệm kinh điển về cách não ước lượng kích thước và khoảng cách. Nó cho thấy não sẵn sàng tin rằng con người thay đổi kích thước, còn hơn là tin rằng căn phòng bị méo. Bài này giải thích cấu tạo phòng, vì sao nó đánh lừa, và các ứng dụng trong điện ảnh.
Adelbert Ames và câu hỏi về nhận thức
Adelbert Ames Jr. (1880 – 1955) học luật, rồi chuyển sang hội hoạ, rồi nghiên cứu quang học sinh lý và nhận thức thị giác ở Đại học Dartmouth. Ông tạo ra một loạt "trình diễn Ames" (Ames demonstrations), trong đó có ghế Ames, cửa sổ Ames xoay, và nổi tiếng nhất là phòng Ames. Ý tưởng hình học đằng sau phòng méo đã được nhà vật lý Hermann von Helmholtz nêu từ cuối thế kỷ 19, nhưng Ames là người dựng nó thành mô hình thật để trình diễn.
Ames và các cộng sự theo trường phái "giao tác" (transactionalism) trong tâm lý học, cho rằng nhận thức là sự đoán định của não dựa trên kinh nghiệm quá khứ, không phải bản sao thụ động của thế giới.
Cấu tạo căn phòng
| Bộ phận | Thực tế | Nhìn qua lỗ |
|---|---|---|
| Tường sau | Chạy xiên, góc trái xa người xem gần gấp đôi góc phải | Song song với mặt người xem |
| Sàn | Ở nhiều phiên bản được làm nghiêng nhẹ để khớp với ảnh chiếu | Phẳng nằm ngang |
| Chiều cao góc phòng | Góc xa cao hơn hẳn góc gần | Phẳng, cao đều |
| Cửa sổ và gạch lát | Vẽ thành hình thang, to ở góc xa, nhỏ ở góc gần | Hình chữ nhật đều nhau |
Mọi kích thước được tính sao cho ảnh chiếu lên mắt người xem ở lỗ nhìn giống hệt ảnh của một căn phòng hình hộp. Về hình học, có vô số căn phòng méo khác nhau cho cùng một ảnh trên mắt, và phòng Ames chỉ là một trong số đó.
Vì sao người trong phòng trông to nhỏ
- Não giả định căn phòng là hình hộp. Hầu hết phòng ta từng ở đều có tường vuông góc, sàn phẳng. Với thông tin từ một mắt, không có gì mâu thuẫn với giả định đó.
- Từ đó não suy ra hai góc phòng cách mắt bằng nhau.
- Người ở góc xa tạo ảnh nhỏ trên võng mạc (vì thật sự ở xa hơn). Nhưng não tin họ ở cùng khoảng cách với người ở góc gần.
- Cùng khoảng cách mà ảnh nhỏ hơn, não kết luận người đó nhỏ hơn.
Khi một người đi từ góc này sang góc kia, họ như phình to hoặc co lại ngay trước mắt. Một quả bóng lăn trên sàn trông như lăn ngược lên dốc. Đây là một trường hợp "hằng định kích thước" (size constancy) bị đánh bại: bình thường não bù trừ khoảng cách rất tốt, ví dụ ta không thấy người đi xa dần bị co lại, nhưng ở đây thông tin khoảng cách đã bị làm giả.
Vì sao phải nhìn qua lỗ
Nhìn bằng hai mắt hoặc di chuyển đầu cung cấp thêm manh mối chiều sâu (chênh lệch giữa hai mắt, thị sai chuyển động) và làm lộ ra rằng tường sau chạy xiên. Lỗ nhìn ép người xem dùng một mắt ở đúng một điểm, giống thí nghiệm của Brunelleschi.
Có ai thoát được ảo giác không
Đầu thập niên 1950, nhà tâm lý học Warren Wittreich báo cáo một hiện tượng gọi là "hiệu ứng Honi": một số phụ nữ mới cưới khi nhìn chồng mình đi trong phòng Ames thấy anh ta ít bị biến dạng hơn so với khi nhìn người lạ, như thể tình cảm khiến não "kiên quyết" giữ kích thước người thân. Kết quả này nổi tiếng nhưng dựa trên mẫu nhỏ và về sau khó lặp lại ổn định, nên cần coi là một quan sát thú vị hơn là sự thật đã được chứng minh.
Một kết quả chắc chắn hơn: khi người xem được phép cầm một cây gậy dài chạm vào tường sau, họ dần "học" được hình dạng thật của phòng, và ảo giác yếu đi. Kinh nghiệm xúc giác có thể sửa thị giác.
Phòng Ames trong điện ảnh: phối cảnh cưỡng bức
Kỹ thuật dựa trên cùng nguyên lý được gọi là phối cảnh cưỡng bức (forced perspective): đặt diễn viên hay vật ở các khoảng cách khác nhau so với máy quay, nhưng dựng cảnh để chúng trông như cùng một mặt phẳng.
- Bộ ba phim Chúa tể những chiếc nhẫn (2001 – 2003) dùng rộng rãi phối cảnh cưỡng bức để các nhân vật hobbit trông nhỏ hơn hẳn phù thuỷ Gandalf khi ngồi cùng bàn: diễn viên hobbit ngồi xa máy quay hơn, bàn ghế được dựng méo để nối liền hai phần.
- Các phim cũ dùng mô hình thu nhỏ đặt gần máy quay để giả cảnh thành phố, lâu đài.
- Ảnh du lịch "cầm tháp nghiêng", "đứng trên lòng bàn tay" cũng là phối cảnh cưỡng bức đơn giản.
Ở đâu có thể xem phòng Ames
Nhiều bảo tàng khoa học trên thế giới có phòng Ames cỡ thật để khách bước vào: Exploratorium ở San Francisco, các bảo tàng ảo giác ở nhiều thành phố châu Âu và châu Á, các trung tâm khoa học dành cho trẻ em. Ở Việt Nam, một số khu trưng bày ảo giác cho khách chụp ảnh ở các thành phố lớn cũng có phòng méo theo kiểu này.
Góc nhìn hôm nay: dựng phòng Ames bằng hộp giấy
- Tải mẫu phòng Ames in trên giấy (nhiều trang giáo dục khoa học có mẫu miễn phí), hoặc tự dựng bằng hộp giày: cắt bỏ một mặt, kéo lệch tường sau để một góc sâu gần gấp đôi góc kia, dán lại.
- Vẽ lên tường sau các ô cửa sổ hình thang sao cho từ lỗ nhìn chúng trông như hình chữ nhật đều. Cách làm: nhìn qua lỗ, chỉnh dần bằng bút chì.
- Khoét lỗ nhìn ở mặt trước, lệch về phía góc gần.
- Thả hai đồng xu giống nhau, hoặc hai con thú nhựa bằng nhau, vào hai góc. Nhìn qua lỗ bằng một mắt.
Muốn đọc thêm, các cuốn sách về nhận thức thị giác của Richard Gregory, như Eye and Brain, có phần giải thích phòng Ames và các ảo giác kích thước rất dễ hiểu.
Câu hỏi thường gặp
Phòng Ames là gì?
Là căn phòng bị dựng méo, một góc ở xa người xem gần gấp đôi góc kia, nhưng nhìn qua lỗ nhỏ ở đúng chỗ thì trông như phòng hình hộp bình thường. Adelbert Ames Jr. dựng nó năm 1946.
Vì sao người trong phòng Ames trông to nhỏ khác nhau?
Vì não giả định phòng là hình hộp nên tin hai góc cách mắt bằng nhau. Người ở góc xa tạo ảnh nhỏ hơn trên mắt, não kết luận người đó nhỏ hơn thay vì xa hơn.
Vì sao phải nhìn phòng Ames qua một lỗ nhỏ?
Vì nhìn bằng hai mắt hay di chuyển đầu cung cấp thêm manh mối chiều sâu, làm lộ tường sau chạy xiên. Lỗ nhìn buộc người xem dùng một mắt ở đúng điểm đã tính.
Phối cảnh cưỡng bức là gì?
Là kỹ thuật đặt người và vật ở khoảng cách khác nhau so với máy quay nhưng dựng cảnh để chúng trông như cùng mặt phẳng, khiến kích thước bị đánh lừa. Bộ phim Chúa tể những chiếc nhẫn dùng nó để các hobbit trông nhỏ bé.
Hiệu ứng Honi là gì?
Là báo cáo từ thập niên 1950 rằng một số người thấy người thân của mình ít bị biến dạng trong phòng Ames hơn người lạ. Kết quả dựa trên mẫu nhỏ và khó lặp lại, nên chỉ nên coi là quan sát thú vị.