关于颠倒世界的感知，心理学史上正好有个著名的“因斯布鲁克护目镜”实验。^[1]

这个实验最初主要由坐落于阿尔卑斯群山之中的因斯布鲁克大学的西奥多·埃里斯曼（Theodor Erismann）和他的学生伊沃·科勒（Ivo Kohler）开展。他们还拍成了纪录片。^[2]本文使用的影像就来自该 1950 年的纪录片。

埃里斯曼用镜面反射的原理、配合棱镜的使用设计了一个成像上下颠倒的眼镜（如下图）。

通过眼镜看到的世界都是上下颠倒的，颠倒的房屋、颠倒的人。实验参与者需要连续几个星期戴着这个特制的眼镜。睡觉时则戴上眼罩。

在这几个星期的时间里，护目镜实验的过程产生了三个明显的特征阶段：

阶段一，在第一天和第三天之间，参与者的世界发生了翻天覆地的变化。

他们在抓取物体和移动方面有很多错误。例如，他们会将被子倒过来装水；他们会尝试跨过吊灯或路牌，因为底部的物体在他们眼中实际上在顶部。

阶段二，到第五天，参与者在外部行为和视觉上的笨拙开始发生变化。

一旦参与者用自己的手指触摸他看到的东西，那些颠倒着的事物就会突然变得正立起来。这是大脑的巨大努力。通过抓握，感知发生了变化。

此外，像重力（比如东西应该下落）、浮力（比如蜡烛的火焰和烟应该朝上）等符合大脑既有常识的现象也能够帮助正立图像的建立。

阶段三，不间断地佩戴颠倒眼镜的第六天，永久性的正立视力产生了，行为完全正确。

也就说甚至不用通过抓握，参与者就可以看到正立的影像。例如，参与者绘制的画，其质量就像完全没有戴颠倒眼镜一样。甚至还能骑自行车。

特别有趣的是，经过这么几个星期的佩戴，摘下颠倒眼镜后，参与者看到整个世界反而颠倒了。但反向视觉只持续了一会儿，很快也能恢复正常的正立影像。

在此之前，其实斯特拉顿（George Stratton）也进行过类似的实验^[3][4]，他还颠倒了左右，虽然会更加困难，但是花上一定时间后，也还是能一定程度获得正立视野。

这些实验表明我们的感知是存在适应性的，适应了以后我们就能从倒立影像中看到正立影像。

我们甚至可以更进一步地来说说这种知觉适应的产生。

亥姆霍兹（Hermann Helmholtz）认为知觉适应可能来自于大脑的“无意识推理”的过程，其中大脑无意识地采用某些规则来理解对世界的感知。比如，当我们看到一个球看起来越来越小时，大脑会推断出球正在远离我们。

换句话说，外部世界的状态并非直接映射给我们的内部状态，而是在中间经过了一个具有“推断”的感知过程。^[5]

至于这个“推断”是怎么进行的，目前很火热但也很具有争议的“自由能原理”可以一定程度做出解释：

自由能原理的一个核心是，在神经系统和环境交互的过程中，大脑寻求最小化惊讶度（surprise）。或者更广泛的说，生物体在不断变化的环境中抵抗自然的无序倾向。

这也解释了“因斯布鲁克护目镜”实验的第二阶段，即当参与者触摸或者看到摆锤、火焰等常识性事物时影像能够变成正立。因为我们神经系统在多年的生活中建立的内在模型是“火焰是朝上的”，当我们看到火焰朝下时，惊讶度会很大。为了减小这种惊讶度，大脑需要修改推理，使得我们感知到的影像符合我们内部状态。

当然，自由能原理或者说主动推断（active inference）是一个关于神经系统这个自适应自组织系统的综合性理论，我们这里只作了浅浅的提及。对这个理论感兴趣的朋友可以参考（如何评价神经科学家 Karl Friston 的自由能原理和主动推断的时代意义？）

也欢迎阅读笔者另一篇相关的拙作：

神经系统为什么要自指一个“我”出来指导肉体活动？