استمرار الرؤية

يُعرف خط الضوء الظاهر خلف جسم مضيء سريع الحركة مثل الألعاب النارية باسم "تأثير ذيل الألعاب النارية".

وقد تم تطبيق هذا التأثير أحيانًا في الفنون عن طريق الكتابة أو الرسم باستخدام مصدر ضوء يتم تسجيله بواسطة كاميرا ذات وقت تعريض طويل.

تم تطوير هذه التقنية لاحقًا لتشمل وسائط إعلامية تستخدم مصادر إضاءة متحركة يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب (عادةً مصابيح LED )، والمعروفة باسم SWIM (آلة الطباعة الموجية المتسلسلة). ومع ذلك، وكما هو الحال في الفيديو والتلفزيون، تتخلص هذه التقنية فعليًا من الأثر البصري للأضواء سريعة الحركة من خلال عرض تسلسل ستروبوسكوبي من إشارات بصرية قصيرة جدًا (مما ينتج عنه صورة واضحة، ثابتة أو متحركة).

تتداخل الألوان على البلابل الدوارة أو العجلات الدوارة إذا كانت الحركة سريعة جدًا بحيث لا يمكن تسجيل التفاصيل. فتظهر النقطة الملونة حينها على شكل دائرة، ويمكن لخط واحد أن يجعل السطح بأكمله يبدو بلون واحد موحد.

يمزج قرص نيوتن بصريًا أجزاءً من ألوان إسحاق نيوتن الأساسية في سطح واحد أبيض (مائل للصفرة) عندما يدور بسرعة.

في أبريل 1825، نُشرت أول مجموعة من صور جهاز الثوماتوب بواسطة دبليو. فيليبس (بالاشتراك مع جون أيرتون باريس دون الكشف عن هويته ). ^{[ 10 ]} لطالما اعتُبرت حقيقة رؤية الصور على جانبي القرص الدوار كصورة واحدة مدمجة أو متراكبة دليلاً على استمرارية الرؤية في الشبكية. ونظرًا للارتباط الشائع بين هذه الظاهرة وخطوط الحركة التي تدور حول جمر مشتعل أو أعواد، كان من المتوقع أن تجعل هذه الآلية الصور سريعة الحركة تبدو مشوشة وغير قابلة للتمييز على الشبكية، إلا أن هذا يُمنع بفضل الرؤية الخاطفة لكل جانب. فكما تُرى اللقطة الأخيرة من فيلم واللقطة التالية من فيلم مختلف تمامًا كصورتين منفصلتين بوضوح، فإن الصور المتناوبة في الثوماتوب لا تبدو متراكبة لمجرد عدم توافق الأشكال المصورة ذهنيًا. إن استمرار المعلومات هو السبب الأكثر ترجيحًا، ويعتمد التأثير على مبادئ علم النفس الجشطالتي ، المستوحى من دراسة الاختلافات بين انطباعات التناوب السريع لشخصيتين - اعتمادًا على ترددات التاكيستوسكوب ، والمسافة بين الشخصيات، و/أو التباين في الأشكال - كما درسها ماكس فيرتهايمر في عام 1912. ^{[ 11 ]}

في أبريل 1858، حصل جون غورهام على براءة اختراع لعبة " البلبل الملون الكاليديوسكوبي" . ^{[ 12 ]} وهي عبارة عن بلبل يُوضع عليه قرصان صغيران، أحدهما ملون والآخر أسود بنقوش مقطوعة. عندما يدور القرصان، ويتحرك القرص العلوي بحركات متقطعة منتظمة، تُظهر اللعبة "أشكالًا جميلة تُشبه تلك الموجودة في الكاليديوسكوب " بألوان متعددة. وصف غورهام كيف تبدو الألوان مختلطة على البلبل الدوار "نتيجةً لتأثير مدة الانطباعات المتتالية على شبكية العين". استند غورهام في هذا المبدأ إلى "التجربة المعروفة لتدوير عصا مشتعلة من أحد طرفيها" (المعروفة أيضًا بتأثير ذيل الشرارة). ^{[ 13 ]}

يمكن أن يبدو قلم الرصاص أو أي خط مستقيم صلب آخر وكأنه ينحني مثل المطاط المرن عندما يتم تحريكه بسرعة كافية بين الأصابع، أو عندما يخضع لحركة صلبة أخرى.

تم استبعاد استمرار الرؤية باعتباره السبب الوحيد للوهم. يُعتقد أن حركات عين المُشاهد لا تستطيع تتبع حركات ملامح الجسم. ^{[ 14 ]}

يُستخدم هذا التأثير على نطاق واسع كخدعة "سحرية" مسلية للأطفال. ^{[ 15 ]}

لاحظ أرسطو (384-322 قبل الميلاد) أن صورة الشمس ظلت في رؤيته بعد أن توقف عن النظر إليها.

يُنسب اكتشاف استمرار الرؤية أحيانًا إلى الشاعر الروماني لوكريتيوس ( حوالي 15 أكتوبر 99 قبل الميلاد - حوالي 55 قبل الميلاد )، على الرغم من أنه لم يذكر شيئًا مشابهًا إلا فيما يتعلق بالصور التي تُرى في الحلم. ^{[ 16 ]} 

في حوالي عام 165 ميلادي ، وصف بطليموس في كتابه "البصريات" عجلة خزف دوارة ذات ألوان مختلفة. ولاحظ كيف تمتزج ألوان القطاعات المختلفة لتشكل لونًا واحدًا، وكيف تظهر النقاط على شكل دوائر عندما تدور العجلة بسرعة كبيرة. وعند رسم خطوط عبر محور القرص، يبدو السطح بأكمله بلون موحد. "إن الانطباع البصري الذي يتكون في الدورة الأولى يتبعه دائمًا تكرار ينتج عنه انطباع مماثل. ويحدث هذا أيضًا في حالة الشهب، التي يبدو ضوؤها ممتدًا بسبب سرعة حركتها، وذلك وفقًا للمسافة المحسوسة التي تقطعها، بالإضافة إلى الانطباع الحسي الذي ينشأ في حاسة البصر." ^{[ 17 ] [ 18 ]}

يصف بورفيريوس (حوالي 243-305) في تعليقه على كتاب بطليموس " التوافقيات" كيف أن الحواس ليست ثابتة، بل مشوشة وغير دقيقة. فلا تُدرك بعض الفترات الفاصلة بين الانطباعات المتكررة. فبقعة بيضاء أو سوداء على مخروط (أو قمة) دوار تظهر كدائرة من ذلك اللون، وخط على القمة يجعل السطح بأكمله يبدو بذلك اللون. "بسبب سرعة الحركة، نتلقى انطباع الخط على كل جزء من المخروط أثناء تحركه." ^{[ 19 ]}

في القرن الحادي عشر، وصف ابن الهيثم ، الذي كان مطلعًا على كتابات بطليموس، كيف أن الخطوط الملونة على البلبل الدوار لا يمكن تمييزها كألوان مختلفة، بل تظهر كلون واحد جديد مُركّب من جميع ألوان الخطوط. واستنتج أن البصر يحتاج إلى بعض الوقت لتمييز اللون. كما لاحظ الهيثم أن البلبل يبدو ساكنًا عند تدويره بسرعة فائقة، "لأن أيًا من نقاطه لا يبقى ثابتًا في نفس الموضع لفترة زمنية محسوسة". ^{[ 20 ]}

كتب ليوناردو دافنشي في دفتر ملاحظاته: "كل جسم يتحرك بسرعة يبدو أنه يلون مساره بلونه. وتتجلى صحة هذه المقولة من خلال التجربة؛ فعندما يتحرك البرق بين الغيوم الداكنة، تجعل سرعة مساره المتعرج مساره بأكمله يشبه ثعبانًا مضيئًا. وبالمثل، إذا لوّحت بشعلة مشتعلة، فسيبدو مسارها بأكمله كحلقة من اللهب. وذلك لأن عضو الإدراك يعمل بسرعة أكبر من عضو الحكم." ^{[ 21 ]}

في كتابه "البصريات" الصادر عام 1704 ، وصف إسحاق نيوتن (1642-1726/27) آلةً تتكون من موشورات وعدسة ومشط كبير متحرك ذي أسنان، مما يؤدي إلى عرض ألوان متناوبة بالتتابع. إذا تم ذلك بسرعة كافية، لا يمكن إدراك الألوان المتناوبة بشكل منفصل، بل تُرى بيضاء. شبّه نيوتن مبدأ عملها بتأثير أثر الشرر: إذ يمكن أن يظهر جمر مشتعل يدور على شكل دائرة من النار لأن "إحساس الجمر في مختلف مواضع تلك الدائرة يبقى راسخًا في الحواس، حتى يعود الجمر إلى الموضع نفسه". ^{[ 22 ]}

في عام ١٧٦٨، أفاد باتريك دارسي (١٧٢٥-١٧٧٩) بأنه قاس مدة دوران جمرة مشتعلة كاملة، وقدرها ٠.١٣ ثانية، بينما كانت تُرى كدائرة كاملة من الضوء. وقد سجل عدة دورات باستخدام آلة مصممة خصيصًا لهذا الغرض في حديقته، وبالتعاون مع مراقب يتمتع ببصر حاد (إذ كان بصر دارسي نفسه قد تضرر في حادث). اشتبه دارسي في أن المدة قد تختلف بين المراقبين المختلفين، وشدة إضاءة الأجسام الدوارة، والألوان، ومسافات الرؤية. وقد خطط لإجراء المزيد من التجارب لتحديد هذه الاختلافات المحتملة، ^{[ ٩ ]} ولكن لم تُنشر أي نتائج حتى الآن.

في عام ١٨٢١، نشرت المجلة الفصلية للعلوم والأدب والفنون "رسالة إلى المحرر" بعنوان " وصف خدعة بصرية". مؤرخة في ١ ديسمبر ١٨٢٠، ونُسبت إلى "JM"، ربما الناشر/المحرر جون موراي نفسه. ^{[ ٢٣ ]} لاحظ كاتب الرسالة أن أضلاع عجلة دوارة، عند رؤيتها من خلال فتحات السياج، بدت ذات انحناءات غريبة (انظر الصورة). وخلصت الرسالة إلى: "ستتضح المبادئ العامة التي تقوم عليها هذه الخدعة لقرائكم المتخصصين في الرياضيات على الفور، ولكن من المحتمل أن يكون إثباتها بشكل كامل أصعب مما يبدو للوهلة الأولى". ^{[ ٢٤ ]} بعد أربع سنوات، قدم بيتر مارك روجيه تفسيرًا خلال قراءته في الجمعية الملكية في ٩ ديسمبر ١٨٢٤. وأضاف: "تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه مهما كانت سرعة دوران العجلة، فإن كل ضلع من أضلاعها، لحظة رؤيتها، يبدو ساكنًا". زعم روجيه أن هذا الوهم البصري ناتج عن حقيقة أن "الانطباع الذي تُحدثه حزمة من الأشعة على الشبكية، إذا كان واضحًا بدرجة كافية، سيبقى لفترة معينة بعد زوال السبب". كما قدم تفاصيل رياضية حول الانحناءات الظاهرة. ^{[ 25 ]}

لاحظ جوزيف بلاتو، خلال دراسته الجامعية، في بعض تجاربه المبكرة، أنه عند النظر من مسافة قصيرة إلى عجلتين مسننتين متحدتي المركز تدوران بسرعة في اتجاهين متعاكسين، ينتج عن ذلك وهم بصري لعجلة ثابتة. لاحقًا، قرأ مقالة بيتر مارك روجيه المنشورة عام 1824، وقرر مواصلة البحث في هذه الظاهرة. نشر بلاتو نتائج بحثه في مجلة "Correspondance Mathématique et Physique" عامي 1828 ^{[ 26 ]} و1830 ^{[ 27 ].} وفي عام 1829، قدم بلاتو جهازه "الأنورثوسكوب"، الذي لم يكن قد سُمي آنذاك ، في أطروحته للدكتوراه بعنوان " Sur quelques propriétés des impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue" ^{[ 28 ]} . كان الأنورثوسكوب عبارة عن قرص ذي صورة مشوهة يمكن رؤيتها كصورة واضحة ثابتة عند تدوير القرص ورؤيتها من خلال الشقوق الشعاعية الأربعة لقرص يدور في اتجاهين متعاكسين. ويمكن أن تكون الأقراص شفافة أيضاً ومضاءة من الخلف من خلال شقوق القرص ذي الدوران المعاكس.

في العاشر من ديسمبر عام ١٨٣٠، كتب العالم مايكل فاراداي بحثًا لمجلة المؤسسة الملكية لبريطانيا العظمى بعنوان " حول فئة غريبة من الخدع البصرية" . وقد لفت انتباهه مثالان لعجلات دوارة بدت وكأنها ثابتة، وكان قد قرأ عن وهم الحاجز المشابه إلى حد ما في مقال روجيه. بدأ فاراداي تجاربه على دوران عجلات من الورق المقوى المسنن. كان بلاتو قد وصف بالفعل العديد من هذه التأثيرات، لكن فاراداي بسّط التجربة أيضًا من خلال النظر إلى مرآة عبر الفراغات بين أسنان القرص الورقي. ^{[ ٢٩ ]} في الحادي والعشرين من يناير عام ١٨٣١، قدّم فاراداي البحث في المؤسسة الملكية، مع بعض التجارب الجديدة. كان قد قطع سلسلة متحدة المركز من الفتحات بالقرب من مركز القرص (تمثل عجلات مسننة أصغر) مع اختلافات طفيفة في عدد "التروس" في كل "عجلة". عند النظر إلى المرآة من خلال ثقوب إحدى العجلات في القرص الدوار، بدت تلك العجلة ثابتة بينما بدت العجلات الأخرى وكأنها تتحرك بسرعات مختلفة أو في اتجاه معاكس. ^{[ 30 ]}

استلهم بلاتو من تجارب فاراداي الإضافية وواصل البحث. في يوليو 1832، أرسل بلاتو رسالة إلى فاراداي أضاف فيها دائرة تجريبية تحتوي على أشكال تجريدية ظاهريًا، تُنتج "صورة ثابتة تمامًا لحصان صغير منتظم تمامًا" عند تدويرها أمام المرآة. ^{[ 31 ] [ 32 ]} بعد عدة محاولات وصعوبات جمة، تمكن بلاتو من تحريك الأشكال بين شقوق قرص عندما بنى أول نموذج فعال لجهاز الفيناكستيسكوب في نوفمبر أو ديسمبر 1832. نشر بلاتو اختراعه، الذي لم يكن له اسم آنذاك، في رسالة بتاريخ 20 يناير 1833 إلى مجلة " Correspondance Mathématique et Physique" . ^{[ 33 ]}

ادعى سيمون ستامبفر أنه اخترع بشكل مستقل وفي وقت متزامن تقريبًا أقراصه المتشابهة جدًا Stroboscopischen Scheiben oder optischen Zauberscheiben (أقراص ستروبوسكوبية أو أقراص سحرية بصرية) بعد فترة وجيزة من قراءته عن اكتشافات فاراداي في ديسمبر 1832. ^{[ 8 ]}

ذكر ستامبفر أيضًا عدة اختلافات محتملة لاختراعه الستروبوسكوبي ، بما في ذلك أسطوانة (شبيهة بالزويتروب اللاحق )، بالإضافة إلى شريط طويل ملتف من الورق أو القماش مشدود حول بكرتين متوازيتين (شبيه إلى حد ما بالفيلم)، وإطار يشبه إطار المسرح (يشبه إلى حد كبير البراكسينوسكوب اللاحق ) . ^{[ 8 ]} في يناير 1834، اقترح ويليام جورج هورنر أيضًا نسخة أسطوانية من فيناكستيكوب بلاتو، لكنه لم يتمكن من نشر نسخة عملية. ^{[ 34 ]} اخترع ويليام إنسين لينكولن الزوتروب النهائي بشرائط رسوم متحركة قابلة للتبديل في عام 1865، ونشرته شركة ميلتون برادلي وشركاه في ديسمبر 1866. ^{[ 35 ]}