Lý giải hiện tượng Mặt Trăng to hơn ở sát đường chân trời

Ảo ảnh quang học khiến Mặt Trăng trở nên khổng lồ khi ở sát đường chân trời là ảo giác nổi tiếng nhất thế giới mà chưa chuyên gia nào có thể đưa ra giải đáp chính xác.

Nhà triết học Hy Lạp cổ đại Aristotle cho rằng bầu khí quyển của Trái Đất phóng to Mặt Trăng khi ở gần đường chân trời. Giả thuyết này được chứng minh là sai. Các hiệu ứng tán xạ của không khí có thể làm cho Mặt Trăng mang màu đỏ hoặc cam nhưng không làm thay đổi kích thước thiên thể, theo Vox.

Mặt Trăng ở chân trời dường như to hơn hẳn. (Ảnh: NASA).

Sử dụng công cụ gọi là máy kinh vĩ, các nhà thiên văn học có thể xác định trăng tròn có bề rộng 0,52 độ (so với 360 độ của toàn bộ bầu trời) và không đổi trong suốt đêm. Trên thực tế, theo các phép đo chính xác, Mặt Trăng khi ở trên đỉnh đầu lớn hơn Mặt Trăng ở đường chân trời khoảng 2%, do khoảng cách quan sát tới chân trời xa hơn.

Hiện tượng Mặt Trăng trông lớn hơn hoàn toàn do bộ não con người. "Con người đang tìm kiếm một câu trả lời đơn giản", Donald Simanek, nhà vật lý chuyên nghiên cứu về ảo giác Mặt Trăng cho biết. "Nhưng câu trả lời này nằm trong các chức năng của não người mà chúng ta mới chỉ biết rất ít".

Đo đạc bằng máy cho thấy Mặt Trăng ở trên đỉnh đầu lớn hơn Mặt Trăng ở chân trời. (Ảnh: Bob King).

Gần đây, một số nhà thần kinh học bắt đầu sử dụng phương pháp chụp cộng hưởng từ MRI để tìm hiểu nguyên nhân. Tuy chưa thể đưa ra kết luận cuối cùng, nghiên cứu của họ giúp lý giải một phần quá trình bộ não giải thích các thông tin thị giác.

Một kết quả nghiên cứu bằng MRI năm 2006 mô phỏng ảo giác tương tự trong phòng thí nghiệm. Hình cầu bên trái cho cảm giác lớn hơn và ở xa hơn hình cầu bên phải, dù kích thước thật của cả hai như nhau. Hiện tượng này tương tự như ảo giác thấy Mặt Trăng to hơn ở chân trời.

Các nhà nghiên cứu đưa ra một giả thuyết để giải thích cho sai lầm này của bộ não. Khi ôtô dần đi xa về phía trước, góc nhìn của mắt với chiếc xe sẽ nhỏ dần. Do biết chắc chiếc xe không bị thu nhỏ, não bộ tự điều chỉnh kích thước quan sát để mắt ta vẫn thấy chiếc xe ở cùng kích cỡ khi di chuyển ra xa.

Quả cầu bên trái nhìn to hơn và ở xa hơn quả cầu bên phải, tương tự Mặt Trăng ở chân trời. (Ảnh: Murray).

Ở một khoảng cách lớn hơn rất nhiều như đối với Mặt Trăng, chúng ta không thể cảm nhận độ sâu chuẩn xác. Nếu cảm giác đường chân trời ở xa hơn vị trí trên đỉnh đầu rất nhiều, cơ chế này cũng sẽ đánh lừa bộ não, khiến ta trông thấy Mặt Trăng lớn hơn kích thước thật của nó.

"Nếu ước lượng khoảng cách tới Mặt Trăng lớn hơn, não bộ sẽ thực hiện tính toán và quyết định rằng các vật thể cũng phải lớn hơn để lấp đầy cùng một không gian", Ralph Weidner, một nhà thần kinh học người Đức nghiên cứu ảo giác Mặt Trăng bằng thí nghiệm MRI, cho biết.

Hầu hết mọi người khi được hỏi đều trả lời Mặt Trăng trông vừa to lại vừa gần chứ không phải xa. Các nhà nghiên cứu cập nhật cách giải thích mới dựa trên nghiên cứu khoa học thần kinh để giải quyết vấn đề này. Theo đó, bộ não của chúng ta có hai hệ thống cơ bản để xử lý thông tin thị giác: một quyết định bạn sẽ nhìn cái gì (ventral stream) và một xác định vị trí của đối tượng quan sát (dorsal stream). Mỗi hệ thống tương ứng với một vùng khác nhau của não bộ.

Ảo ảnh Ebbinghaus, vòng tròn bên trái dường như nhỏ hơn bên phải. (Ảnh: Phrood~commonswiki).

Giả thuyết mới cho rằng hai hệ thống này làm việc theo thứ tự để tạo ra ảo giác Mặt Trăng. Ventral stream thực hiện quá trình theo cách giải thích cũ, tự đồng điều chỉnh cho Mặt Trăng trở nên lớn hơn khi thấy nó ở xa. Dorsal stream sau đó sẽ xác định lại vị trí của Mặt Trăng theo hướng suy luận Mặt Trăng lớn hơn bình thường, nghĩa là nó phải ở gần, Weidner cho biết.

Weidner và các đồng nghiệp thử nghiệm giả thuyết này bằng cách đặt con người trong một máy MRI và sử dụng kính 3D để họ thấy ảo giác Mặt Trăng, cùng một ảo giác khác hoạt động theo cách tương tự.

Người tham gia thí nghiệm sẽ thấy một vòng tròn tiến lại gần hoặc ra xa nhưng góc trông vật luôn được hiệu chỉnh để giữ giá trị không đổi. Tất cả tình nguyện viên đều chia sẻ họ thấy vòng tròn to hơn khi nó di chuyển ra xa, giống như Mặt Trăng.

Các nhà nghiên cứu nhận định vùng ventral stream của não bộ hoạt động đối với cả hai loại ảo giác. Tuy chưa cung cấp bằng chứng vững chắc, thí nghiệm cho thấy hiệu ứng kích thước - khoảng cách thực sự có liên quan đến ảo giác Mặt Trăng ở chân trời to hơn.