人眼睛的构成是最外的角膜、晶状体、玻璃体,视网膜、视神经、视觉中枢构成,最外部的角膜、晶状体、玻璃体具有聚焦光线的作用,将物体反射的光信号聚焦到一点——视网膜黄斑,视网膜的作用是构造中有多种感光神经,能够那光信号转换为电信号,然后沿着视神经传入视觉中枢形成视觉。
前半部分承担光线折射的结构就不说了,无论物体速度多快,只要有光并且光线朝着人眼睛的方向,眼睛就能捕捉,但是后边将光信号转化为电信号却无法进行。这是细胞的结构决定的。
人体所有的生命活动都和细胞的电化学活动有关,细胞膜两侧,因为物质的含量和种类的区别,分别带不同的电荷,因此膜两侧形成了电势差,也就是电池,当受到刺激的时候,细胞内外的离子属性变化,形成局部电流。视网膜神经元就是这样把电信号转化为光信号的,它们的细胞膜上有对光敏感的蛋白。
尽管这种变化比较快,但是在未恢复前对光不敏感,所以视觉系统对光线的转换是有一定延迟的,已经捕捉到的光信息传递进入大脑视觉中枢后,中枢处理信息形成视觉,而中枢神经元也需要一定时间来恢复细胞的电位,因此产生的影像会在脑中暂留一小会,大概有0.1-0.4秒,此现象被称为视觉暂留,这个现象在1824年才被科学家注意到。以此生物学原理为基础,1895年,法国的奥古斯特·卢米埃尔和路易·卢米埃尔兄弟搞出了最早的电影。
物体很快从眼前过去的时候,眼睛捕捉到的那点光能够形成视觉,只不过已经超越了人类眼睛识别的极限,因此看不清楚速度快的物体。视觉暂留现象也使得我们看转动的电扇是不仔细看很难看到扇叶,而是看到一个圆盘状的东西。
当物体移动速度快的时候,很快就会出视野,因此需要配合脑袋和眼睛的转动才能更长时间地捕捉到物体,形成连续的画面。当物体从眼前迅速跑过飞过的时候,人只能注意到一个影子,动漫、武侠中形容速度快会用“残影”一词,就是由视觉暂留现象引起的错觉。
一直盯着一张反色照片的红点看30秒,然后转向别处,你会发现图片变色了,而上边那个图片,也是利用了这种原理,单色光刺激下自然形成持续的相应颜色的视觉,转向别处后,红色依然在脑中有残留,看到别的颜色也会发生一定程度的变化。
因为物体运动的速度太快的话,我们大脑的神经根本就反应不过来,而且也需要一个接收的过程,所以才会看不清。
因为眼睛观察到的影像传输入大脑是一个个不连续的影像所组成的,速度太快,不能留下确定位置的影像,所以很模糊。
因为人肉眼看到的东西是有限的,如果物体速度过快的话,人的肉眼也不能把所看到的东西通过视觉神经传输到大脑。