Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле

Чангизи Марк

Тем не менее, есть выход. И хотя один человек мог до него не додуматься, культурной эволюции удалось его отыскать: если на письме слова должны составляться из многих символов, то чтобы слова были похожими на предметы, символы должны выглядеть как части предметов. И, как мы увидим, культура сделала именно это. Она разрешила “звукописную дилемму”, создав такие знаки, которые напоминают элементы объектов, встречающихся в природе. Тогда написанные слова будут, как правило, похожи на предметы, а наша зрительная система приладится к противоестественному процессу чтения.

На перекрестке пересечений

Чтобы могла существовать хоть какая-нибудь надежда на то, что слова, составленные из букв, будут выглядеть как предметы, сами буквы должны выглядеть как части предметов. Прежде всего для этого они должны быть проще предметов, то есть состоять из меньшего, чем предметы, числа штрихов. Но насколько малы должны быть буквы? Это зависит от того, сколько отчетливо различимых звуков речи, или фонем, в слове. В английском языке, как и во

многих других, среднее число фонем на одно произнесенное слово составляет четыре или пять. Есть немало слов, состоящих из большего количества фонем, но мы редко ими пользуемся, и поэтому они не слишком влияют на среднее значение. В “звукописных” системах письменности фонемы обычно (но не всегда, как, например, в случае английской фонемы [th]) соответствуют буквам. Следовательно, если мы хотим, чтобы на письме слова были похожи на предметы, нам не нужно рисовать каждую букву всего одним штрихом, потому что в этом случае обычное слово будет состоять всего из 4-5 кривых линий, выстроенных на странице, а в системах письма, где буквы соответствуют не отдельным фонемам, а их сочетаниям, таких загогулин будет и того меньше. Получившиеся слова будут отличаться от естественных объектов сразу по двум признакам. Во-первых, число линий будет меньшим, чем у типичного предмета. Не так уж много предметов можно нарисовать четырьмя — пятью штрихами: для простого кубика их и то требуется девять. Во-вторых, слово, написанное таким образом, будет обладать иной структурой, нежели ожидаешь от предмета. Контуры реальных предметов в реальном мире вовсе не изолированы друг от друга. Напротив, они взаимодействуют, то есть соприкасаются, причем весьма определенными способами. Взгляните еще раз на куб и пирамиду на рис. 4 и обратите внимание на те места, где линии соединяются друг с другом. Итак, если изображать каждую букву при помощи одного штриха, слова не будут похожи на предметы из-за излишней простоты структуры.

Решение будто бы напрашивается само собой: надо добавить буквам “сложности”, используя в них больше одного штриха, но меньше, чем требуется для целого предмета. Объектам и их контурам присущи фундаментальные структурные единицы, которые, как давно известно инженерам и биологам, изучающим зрение, являются ключевыми для распознавания предметов на изображениях. Одни из этих структур представляют собой “пересечения” — те места, где линии встречаются в одной точке, — например, структуры на рис. 4, напоминающие L, Т или Y. Другие — простые комбинации подобных пересечений. Используя данные конфигурации линий в качестве букв, мы смогли бы во многом преодолеть обе проблемы, возникающие при создании букв из одной черты. Во-первых, если каждая буква будет чаще всего состоять из нескольких штрихов, тогда типичное четырех- или пятибуквенное слово будет образовано уже примерно дюжиной линий — вполне достаточно, чтобы набросать простеньких мультяшных зверей, показанных на рис. 2^а. Во-вторых, в этом случае в составе слов письменной речи будут встречаться те же структурные элементы, которые мы привыкли видеть на изображениях предметов. Когда буквы образованы не черточками, а комбинациями черточек, слова становятся более похожими на предметы — более, но не полностью, потому что пересечения линий могут быть упорядочены на странице с текстом иначе, чем в природе. Их сочетания могут быть противоестественными, и два пересечения могут оказаться настолько близко друг от друга, как не могли бы в окружающем мире. Тем не менее данное решение — лучшее, на что мы можем рассчитывать для систем письменности, основанных на “звукописи”.

И что же: действительно ли такие системы письменности основаны на данном способе разрешения дилеммы? Действительно ли буквы состоят из нескольких штрихов? В общем, да — на это мы с Синсукэ Симодзе впервые указали в статье, опубликованной в 2005 году в “Трудах Королевского общества”. Я сосчитал среднее количество штрихов, приходящихся на одну графему, в 93 фонетических системах письма (перечислены на рис. 6), и выяснил, что средний результат примерно равен трем, вне зависимости от того, сколько знаков используется в данной системе: пятнадцать или сто пятьдесят. В системах письменности с большим числом знаков увеличивается не количество штрихов на знак, а количество разновидностей штрихов, из которых построены знаки. Количество же штрихов на знак остается близким к трем.

Рис. 6.

Таблица, включающая 93 вида фонетического письма, для которых я рассчитал среднее число штрихов на знак. Таблица содержит примеры знаков, среднее количество штрихов в знаке и общее число используемых в данной системе знаков. Чтобы увидеть больше примеров, посетите симпатичный сайт Саймона Эйджера www.omniglot.com.

Таким образом, как и ожидалось, буквы действительно в некоторой степени походят на составные части видимых объектов — по крайней мере, своей сложностью (то есть числом образующих их штрихов). Поэтому слова, написанные буквами, выглядят более похожими на предметы,

и это делает чтение легче. Однако существует способ сделать слова еще более похожими на предметы: что если буквы будут не только иметь подходящую сложность, соответствующую составным элементам окружающих нас предметов, но и образовываться теми же формами, какие встречаются в природе? Как мы увидим, в ней обычно встречаются лишь определенные конфигурации очертаний. Выяснив, что это за конфигурации, мы сможем поставить вопрос: такие или нет конфигурации встречаются в буквах? Иначе говоря, мы сможем узнать, в самом ли деле буквы — и образуемые ими слова — подражают природе.

Естественные “подпредметы”

Буквы L и V выглядят по-разному, но их “базовая конфигурация” одинакова: каждая состоит из двух штрихов, соединенных концами. Можно сколько угодно вертеть эти буквы, растягивать их и сгибать, но все равно из них не получить букву Т, а также X, Y, K, , F или (рис. 7^а). Все эти комбинации штрихов, будучи лишь некоторыми из многих возможных конфигураций, отличны друг от друга. Вот что я имею в виду, когда говорю о форме буквы (на самом деле речь в некотором роде о топологической форме), и именно этим понятием формы мы должны пользоваться в поисках сходства между буквами и встречающимися в природе фигурами. В особенности нас будут интересовать конфигурации, содержащие не более трех штрихов и двух пересечений — те, что представлены на рис. 7^б, своего рода периодической таблице геометрических форм, называемых мною “подпредметами”, то есть элементами, из которых складываются видимые нами объекты. Мы хотим знать, какие из этих конфигураций есть в природе. Но прежде чем мы посмотрим, какие именно сочетания линий попадаются в природе, позвольте представить вас некоторым из этих форм и дать некую качественную оценку их распространенности.

Начнем с одной из простейших разновидностей “подпредметов” — пересечений по типу буквы L. Естественной “средой обитания” L-пересечений являются углы. Точнее, углы видимых нами объектов, как на рис. 8^а (слева), где объект повернут к нам одной из граней, образующих данный угол. Поскольку углы в мире встречаются повсюду, форма L должна быть широко распространенной, и можно ожидать, что, обратившись к буквам, мы найдем в них множество соединений L-типа. Следующие в очереди — пересечения по типу буквы Г, которые возникают там, где конец одного контура упирается в бок другому. Обычно Т-пересечения связаны с частичным перекрыванием объектов, то есть когда один предмет расположен позади другого, как показано на рис. 8^б (слева). Подобно L-пересечениям, T-пересечения очень широко распространены, поскольку, как правило, мы окружены множеством непрозрачных предметов: одни расположены ближе, другие дальше. Следовательно, можно ожидать, что в “звукописных” системах письменности эти элементы встретятся нам в изобилии.

Третья, последняя конфигурация, которую можно получить из двух линий — буква X, которая возникает там, где контуры перекрещиваются. По сравнению с L- и Т-пересечениями, Х-пересечения отыскать в природе не так-то легко. Оглянитесь вокруг: спорим, в глаза они не бросаются? Думать, что два скрещенных карандаша или две палочки дают X-пересечение — распространенная ошибка. Если они находятся достаточно далеко от вас, так что каждая палочка выглядит как одиночный контур, то тогда и в самом деле получится соединение Х-типа. Но если контуры с обеих сторон каждой палочки зрительно различимы, то две перекрещенные палочки — это пример частичного перекрывания объектов, в результате которого получается четыре T-пересечения (и ни одного Х-пересечения). Соединения по типу X все-таки можно обнаружить в случае неполной прозрачности предметов — например, если тонированное стекло расположено перед каким-то другим объектом, как на рис. 8^в (слева). Стоит ли говорить, что тонированные стекла нашим далеким предкам не слишком часто попадались на глаза? Единственная возможность встретить X-пересечения представляется там, где предметы сложены штабелями, как кирпичи на рис. 8^В (справа). Здесь контуры, образующие X, — на самом деле щели между предметами: края двух объектов прилегают друг к другу настолько плотно, что пространство между ними выглядит как одна линия. Но и такие ситуации редки по сравнению с L- и T-пересечениями. При этом конфигурации L и T тоже могут быть образованы щелями, как показывают изображения справа на рис. 8^а и 8^б. Итак, X-пересечения в природе редки и, следовательно, в письменности они должны встречаться нечасто. По крайней мере в английском языке так и есть: буква X используется нами столь нечасто, что мы можем мгновенно вспомнить лишь два наиболее употребляемых слова, которые с нее начинаются: X-ray (рентген) и xylophone (ксилофон).

Рис. 7.

а) Примеры различных геометрических форм, соответствующих L-, T- и Х-конфигурациям. Тип конфигурации остается неизменным, даже если перевернуть фигуру, изменить угол пересечения линий, а также исказить их длину и форму (до тех пор, пока они остаются плавными). б) “Периодическая таблица”: 19 возможных конфигураций, которые могут быть получены с использованием двух или трех линий и одного или двух соединений (точек пересечения).