Optische Täuschung Forscher erklären Galileis Illusion

Das menschliche Auge sieht mehr Licht als Dunkelheit. Wissenschaftler haben nun die Nervenzellen unter die Lupe genommen, die für diesen Effekt verantwortlich sind. So haben sie eine optische Täuschung enträtselt, die schon Galileo Galilei beschäftigte.

Corbis

Von


Galileo Galilei wunderte sich. Er schaute zum Himmel, sah eine große Venus und einen winzigen Jupiter. Und das, obwohl Jupiter von der Erde aus viermal so groß aussehen sollte wie Venus. Schnell wurde Galilei klar: Seine Augen spielten ihm einen Streich. Helle Objekte wirkten größer. Wissenschaftler wollen jetzt herausgefunden haben, wie es dazu kommt.

Im Fachmagazin PNAS stellten die Forscher um Jens Kremkow von der State University of New York ihre Ergebnisse vor: Die Augen sehen Licht und Dunkelheit demnach nicht symmetrisch. Schuld daran sind die Nervenzellen, welche dem Gehirn Informationen zur Intensität des Lichts vermitteln.

Diese neuronalen Bahnen lassen sich in zwei Typen einteilen. Die ON-Neuronen übermitteln Informationen zur Helligkeit, die OFF-Neuronen zur Dunkelheit. Und während letztere ein authentisches Bild der Wirklichkeit weiterleiten, übertreiben die Helligkeits-Neuronen. Sie gaukeln dem Gehirn vor, es sei mehr Licht vorhanden als tatsächlich auf die Retina getroffen ist.

Unsere Sehnerven übertreiben

Beobachten wir Sterne am Nachthimmel, dann wirken diese um einen Lichtkranz vergrößert. "Da die Venus heller strahlt als der Jupiter, weil sie näher an der Erde ist, ist dieser Strahlenkranz bei der Venus ausgeprägter", erläutert Kremkow. Der Effekt wirke dann besonders stark, wenn wir helle Objekte auf dunklem Hintergrund sehen. "Wenn nun die durchschnittliche Helligkeit zunimmt, zum Beispiel in der Dämmerung, dann wird dieser Strahlenkranz schwächer und somit verändern sich die Größenverhältnisse."

Deshalb täuschen uns unsere Augen, wenn wir in unser Sonnensystem blicken. Im Jahr 2011 hatten Wissenschaftler das Kontrastsehen über die gegegenseitige Verstärkung benachbarter Rezeptoren erklärt; gleichzeitig würden Signale entfernt liegender Zellen unterdrückt.

Dunkel auf Hell übertragen unsere Nervenbahnen realistisch, andersherum übertreiben sie. Deshalb wirkt das helle Quadrat größer, obwohl beide gleich groß sind. Naturwissenschaftler Hermann von Helmholtz ging diesem Effekt ebenfalls nach. In seinem "Handbuch der Physiologischen Optik" schreibt er: Bei guten Lichtverhältnissen und unzureichender Anpassung des Auges erscheinen helle Quadrate auf Schwarz größer als dunkle auf hellem Untergrund, auch wenn beide gleich groß sind.

Die weißen Flächen scheinen zu verschwimmen.
SPIEGEL ONLINE

Die weißen Flächen scheinen zu verschwimmen.

Auffälliger noch sei der Effekt beim Blick auf ein Schachbrett. Die weißen Flächen scheinen in der Mitte der Grafik ineinander zu fließen, obwohl die Ecken perfekt aneinander liegen.

In der Lebenswirklichkeit sei dieses Ungleichgewicht aber ganz praktisch, schreiben die Autoren. Objekte in unserer Umwelt seien in der Regel dunkler als die durchschnittliche Helligkeit, die der Mensch wahrnimmt.

Und diese durchschnittliche Helligkeit sorgt auch dafür, dass wir durch ein Teleskop klarer sehen als mit bloßem Auge. "Schaut man durch ein Teleskop in den Nachthimmel, sieht man nur einen Ausschnitt", erläutert Kremkow. Mit bloßem Auge sehen wir viel Himmel und sehr kleine Sterne oder Planeten. Durch ein Teleskop sehen wir die Himmelskörper größer - in diesem Fall: relativ zum Gesamtbild betrachtet.

Im Durchschnitt sehen wir also ein helleres Bild. Das beeinflusst die Übertragung der ON-Kanäle, sie wird exakter. Kremkow: "Dieses wiederum kann dazu führen, dass der Strahlenkranz verringert wird - der Hintergrund ist weniger dunkel."

Deshalb sah Galileo einen Schimmer rund um die Venus herum. Und deshalb sehen weiße Punkte auf dunklem Hintergrund größer aus als dunkle Punkte auf hellem. Deshalb macht Schwarz schlank und deshalb lesen Sie diesen Text in schwarzen Lettern auf hellem Untergrund. Andersherum wäre es ziemlich anstrengend.

Planeten-Quiz
Nasa
Welcher Planet singt? Welcher Planet könnte in Wasser schwimmen? Und wo würden die Lungen von Astronauten ohne Masken sofort verbrennen?Testen Sie Ihr Wissen im SPIEGEL-ONLINE-Planetenquiz.



© SPIEGEL ONLINE 2014
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.