Illusione ottica di Galileo, dopo 400 anni la spiegazione

Quando Galileo Galilei puntò per la prima volta il suo cannocchiale verso il cielo si accorse di uno strano fenomeno: le dimensioni relative di molti pianeti (ad esempio Venere e Giove) cambiavano radicalmente guardandoli attraverso la lente del nuovo strumento. Il grande scienziato si rese subito conto che doveva trovarsi di fronte ad un’illusione ottica, ma non riuscì mai a trovare una spiegazione del fenomeno. Ci sono voluti oltre 400 anni, ma oggi la scienza ha trovato quella spiegazione. Un gruppo di ricercatori della State University of New York ha scoperto infatti che il fenomeno è dovuto alle caratteristiche dei circuiti neurali che si occupano di processare l’informazione visiva, che determinano una rappresentazione distorta della reale grandezza di un oggetto in funzione della sua luminosità.  Lo  studio che svela l’illusione ottica di Galile è apparso sui Proceedings of the National Academy of Science.

Guardando il cielo notturno ad occhio nudo, Venere sembra circa otto volte più grande di Giove. Immaginate dunque la sorpesa di Galileo quando iniziò le sue osservazioni con il cannocchiale, e si accorse che la situazione reale era rovesciata: Giove infatti è ben quattro volte più grande di Venere. Molti dei suoi contemporanei ritenevano che l’occhio umano fosse più affidabile del telescopio, e imputarono la discrepanza nelle osservazioni a qualche illusione provocata dalle lenti del nuovo strumento. Galileo invece si convinse da subito di trovarsi di fronte ad un’illusione legata al funzionamento dell’occhio. Sulla causa del fenomeno non poteva però fare che speculazioni, ipotizzando che potesse dipendere da come la luce viene rifratta dall’umidità che copre la pupilla, o da come i raggi di luce vengono riflessi dalle palpebre.

Oggi, 400 anni dopo le prime osservazioni astronomiche del grande scienziato, il team della State University ha trovato la risposta studiando il funzionamento del nostro apparato visivo. Analizzando la risposta dei neuroni che processano l’informazione visiva, i ricercatori hanno scoperto infatti che le tonalità scure producono una risposta neurale estremamente accurata, che determina una rappresentazione realistica della loro dimensione. Gli stimoli luminosi chiari invece producono una risposta neurale esagerata, che fa in modo che il nostro cervello ne elabori una rappresentazione più grande di quella reale. Questo fenomeno è sempre presente, ma risulta particolarmente evidente quando osserviamo immagini in bianco e nero.

Se osserviamo dei puntini bianchi su un campo nero, questi ci sembreranno infatti più grandi di quanto non sembrerebbero puntini neri delle stesse dimensioni visti su campo bianco. Più è chiaro e luminoso un oggetto, e più ci sembrerà grande visto ad occhio nudo. Ecco dunque la spiegazione dell’illusione scoperta da Galileo: Essendo più vicino alla Terra, Venere appare più luminoso di Giove, e sembra quindi più grande. Il cannocchiale invece, ingrandendo l’immagine e aumentandone la luminosità, restituisce una percezione più realistica delle dimensioni dei due pianeti.

Riferimenti: Pnas doi: 10.1073/pnas.1310442111

Credits immagine: Steve Crane/Flickr