作者：Dalles_Chen
这里并排展示着两张看起来没什么不同的脸。但是且慢，它们的阴影为什么是反的？
答案其实很简单：右侧脸并不是凸起的，而是凹陷的模型。
认真观察一下不同角度的模型，很好，现在你已经清楚地知道凹陷脸的存在了。再看看中间正对着你的模型，你看到凹陷的脸了吗？
对很多人而言，答案恐怕还是否定的。这两张脸，怎么看起来还是全都凸起的样子？
看不到的凹脸
这种现象有个十分耿直的名字：凹脸错觉（hollow-face Illusion），这种著名视错觉被人们发现已经有200多年了，但至今它依然是研究者非常关注的对象。这是因为，凹脸错觉的效果真的十分霸道。
视网膜接收的原始信号是二维投影，而视觉系统有很多方法可以还原出三维世界的深度信息。但是这些视觉系统的“杠把子”技术——“双眼视差”和“运动视差”在凹脸错觉面前全部失效。一些视错觉装置可能稍微改变视角就会露陷，但在凹脸面具面前，我们即使左右移动，错觉效应也一直存在。即使把凹脸模型旋转起来，人们往往也只会在极端的角度看到凹陷的脸，而在其他角度，凹进去的一面看起来会像是反向移动的凸脸。
录制者：The Royal Institution
研究者发现，除非我们走进到一米之内，我们才能看清凹脸的真面目。改变光源？没用的。即使从我们认为的光源反方向打光，错觉依然存在。
人们通常会默认光源是从上向下打的，如果反向打光会让人产生一些物体凹凸变化的感觉，但是这一招对凹脸面具却没什么用。上图中从左至右的物体分别是：水果包装材料（实际是凹陷的），突出的人脸模型和凹陷的人脸模型。在光线变化之后，容易感觉包装材料凹凸变化，但凹陷的人脸面具看起来始终像是凸起的。录制者：Weipeng Liu
大脑又想偷懒了
我们看到什么样的东西不仅取决于视网膜接收到的原始信号，大脑中的既往经验也影响着视觉感知的过程，凹脸错觉就是这样一个例子。
有观点认为，“把所见的物体看成凸起的”是一种普遍的倾向，这可以部分解释凹脸错觉出现的原因，不过这还远不是问题的全部答案。
在一定距离之外观察，其他物体也可以产生类似的错觉，不过凹陷的脸还是特别的，它产生的错觉尤其强烈。实验发现，相比造型随意的凹陷物体，凹陷的人脸模型产生了明显更强的错觉，观察者必须靠得更近才能消除错觉的影响[1]。如果在3D人脸模型中逐步加入噪点使其失真，也会让凹脸错觉随之减弱[2]。将人脸模型倒置同样会减弱把凹陷看成凸起的倾向[3]。这些结果都说明，“熟悉程度”影响着人们的视觉感知。
加入噪点可使凹脸错觉的作用逐渐减弱。图片来自：Hill, H., & Johnston, A
人对视觉信息有两套基本的加工方式，自上而下加工（top-down process）和自下而上加工(bottom-up process)。
我们可以这样理解：大脑中有个类似于“登记处”的场所，存储着各种我们见过的事物。当遇到我们熟悉的事物，大脑会在“登记处”搜索，当发现匹配的模板，大脑便不再费心纠结于眼前这个事物的细节，而是直接向下级知觉系统通报：“这个是人脸，下一题”，这就是“自上而下”的加工。
身为人类，我们对“脸”的敏感度拔群，以至于你根本无法忽略那些有点像人脸的东西……
而当面对新的事物时，大脑无法对照既有的模板进行识别，便不得不仔细加工眼前的事物，再将细节组合，从而构成对新事物的知觉。这就是自下而上的加工，过程更加费时费力。最后，大脑会将新事物存储到登记处，以便下次可以进行省时省力的自下而上加工。
而凹脸错觉的出现就可以看成是大脑“偷懒”的过程。因为大脑轻易不想使用费时费力的自下而上加工，于是每次都会登记处搜索一番，找到完全匹配的自然好，但如果找不到完全匹配的，也会忽略一些事物和模板的细节差异，硬安到模板上去，从而省去自下而上的加工。即使光影信息矛盾，大脑依然通过经验让我们感知到了凸出的人脸，这样它就可以省去加工凹脸认知资源了。而为了可以这样干，我们大脑甚至让我们认为凹陷的脸反向运动了起来，以掩盖“它其实不是正常人脸”的秘密。
感觉不到凹脸错觉，这是病吗？
凹脸错觉的作用很强，但人们发现，一些人并不会被这种错觉迷惑——例如精神分裂患者。
这其实也与上面提到的两种认知加工方式有关。精神分裂不仅是心理疾病，患者的胼胝体（用于连结大脑左右半球）也会出现异常，导致左右脑并不能良好地进行交流[4]。而自上而下加工又是高级的整体加工，需要大脑的各部分相互交流进行。所以精神分裂患者的认知加工不得不更多依赖“自下而上”的模式，这样一来，就不具备凹脸错觉产生所需的要素了[5]。
那么，如果一个人看不到凹脸错觉，是不是说明ta患上了精神分裂症？确实有人提出过这样的思路，不过这个小测试还不能作为普遍的诊断或者康复指标。有研究发现，大概30%精神分裂症患者和一般人有显著的差异；而且在患者人群中，患病持续时间，患病的年龄，以及重症程度均和辨别凹脸错觉的表现无相关关系[6]。
番外篇：眼神锁定你！
经常出现在网络上的那只总是会盯着人看的小恐龙纸模，它其实也可以看成凹脸错觉的体现。
录制者：brusspup
这种纸模的头部其实是凹陷的，而我们容易将它看成更为熟悉的凸起状。如果恐龙的脸是正常的，当我们向左挪动几步，我们应当会看到更多恐龙右脸的部分，左脸则会被挡住。但因为恐龙其实是凹陷下去的，所以当我们向左挪动时，我们实际看到了恐龙更多的左脸，而右脸反而被挡住了。在这个矛盾之下，大脑给出的解释是：恐龙的脸肯定是跟着你动了，且比你动的幅度还要大。
于是，人们就摆脱不开这个烦人的小家伙的注视了。
转到极端角度，凹陷的脸终于露馅了。录制者：brusspup
参考资料：
Beaumont, J. G., & Dimond, S. J. (1973). Brain disconnection and schizophrenia. The British Journal of Psychiatry.
Dima, D., Roiser, J. P., Dietrich, D. E., Bonnemann, C., Lanfermann, H., Emrich, H. M., & Dillo, W. (2009). Understanding why patients with schizophrenia do not perceive the hollow-mask illusion using dynamic causal modelling. Neuroimage, 46(4), 1180-1186.
Wichowicz, H. M., Ciszewski, S., Żuk, K., & Rybak-Korneluk, A. (2016). Hollow mask illusion–is it really a test for schizophrenia?. Psychiatr. Pol, 50(4), 741-745.