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艺术与生活之间还有一点不同之处。画家只能从一个观察点来看景色，而观看者从两个观察点来看世界：他左眼的观察点和右眼的观察点。伸出一只手指，保持静止，并闭上一只眼睛，然后闭上另一只。手指遮蔽了它背后世界的不同部分。两只眼睛有着略微不同的视觉，这种几何现象被称为双目视差。
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许多动物都有两只眼睛，这样每当它们向前瞄准时，它们的视野会有所重叠（而不是为了向外看到全景），自然选择一定曾面临过将双眼的图画组合成一幅统一图像，使得大脑的其他部分都可以使用这幅图的问题。这个假想图像的名字是根据脑门中间长着唯一一只眼睛的神话人物而得来的：独眼巨人——奥德修斯在旅行中遇到的单眼巨人种族的一员。制作独眼图像的问题是，没有直接的方式可以将两只眼的视域叠加起来。大多数物体落在两个影像的不同位置，其不同视它们距离多远而定：物体离得越近，它的模拟图在两眼中的各自映像就离得更远。设想桌上有一个苹果，苹果后面有个柠檬，苹果前面有串樱桃（见图4-3）。
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图4-3
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你的眼睛盯着苹果，所以苹果的图像落在了每只眼睛的凹处（视网膜的平滑中心，那里的视觉是最敏锐的）。苹果在两只眼睛的六点钟方向。现在来看这串樱桃的映像，它们与苹果离得更近。在左眼，樱桃在七点钟方向，在右眼，它们在五点钟方向，而不是七点钟方向。与苹果离得更远的柠檬在左眼映像是在五点半方向，在右眼的映像是在六点半方向。比固定点离得更近的物体逐渐向着太阳穴外移；离得更远的物体则向着鼻子内移。
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但这个简单叠加的不可能性为演化提供了一个机遇。只要学过一些高中的三角学，人们就可以用物体在两只眼睛上映像的差异，以及通过双目注视和双目在头盖骨中分处形成的角度，来计算物体距离有多远。如果自然选择能够连接一个神经计算机来计算三角问题，一种双眼的生物就可以粉碎达·芬奇的窗户而感受到物体的深度。这种机制就被称为立体视觉。
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令人难以置信的是，几千年来竟没有人注意到这一点。科学家们认为，动物有两只眼睛的原因和有两个肾的原因一样：身体两边对称方案的副产品，这样也许当一个器官损坏了，另一个就可以备用。欧几里得、阿基米德和牛顿都没有注意到立体视觉的可能性，甚至连达·芬奇也没有完全理解它。达·芬奇没注意到，两只眼睛会看到一个球体的不同部分，左眼对它左边看得稍远些，而右眼对它右边看得稍远些。要是他用一个立方体而不是球来作例子，他就会注意到，视网膜上的投影是不同的。立体视觉直到1838年才被物理学家查尔斯·惠斯顿（Charles Wheatstone）发现。惠斯顿还是一位发明家，惠斯顿电桥就是以他的名字命名的。惠斯顿写道：
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为什么艺术家不可能对任何近乎固态的物体进行忠实的描绘，答案是显而易见的了。所谓忠实描绘是指，心智对于图画和原物体本身无法区分。当用两只眼睛来看画和物体时，对于画，视网膜上投映的是两张类似的图像；而对于固态物体，两幅图像则是不相似的。在这两种情况下，感觉器官上留下的印迹，以及由此在大脑中形成的知觉都是有根本差别的。因此，画不可能与固态物体相混淆。
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这么晚才发现立体视觉有些令人奇怪，因为它在日常生活经验中并不难发现。你走路的时候，将一只眼睛闭上几分钟，世界就变成了更平的地方，你可能会被门廊蹭着，或将一勺糖舀到膝盖上。当然，世界并没有完全变平，脑中仍然有着图片和电视里呈现的那种信息，比如递减、咬合、是否置于地面和质地成分。最重要的是，还有位移运动。当你移动时，你的观察点在连续改变，使得近处的物体呼啸而过，而远处的物体动得较慢。大脑将这种流态模式理解为经过一个三维世界。光学流态对结构的知觉在《星际迷航》《星球大战》中都有明显的体现，还有在一些流行的计算机屏幕保护中：逐渐离开显示屏中心的白点显示的是飞向太空（尽管真正的星星离得太过遥远，没办法令真实世界的星际舰队成员产生这样的印象）。所有这些对深度的单目线索使得单眼盲人生活不大受影响，其中包括飞行员威利·普斯特（Wiley Post）和20世纪70年代纽约巨人橄榄球队的一位外接手。大脑是一个机会主义者，还是一个数学很好的信息消费者，或许这就是为什么双目视差能长久以来一直避开科学家们审视的原因。
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惠斯顿设计了第一幅完全三维的图画——立体图，这样他就证明了，心智将三角学纳入了意识。惠斯顿的想法很简单，他用达·芬奇的两扇窗户，或者实际点儿，用两台照相机来捕捉一幅图景，每台相机的位置就和一只眼睛要看的位置一样（如图4-4）。将右边的照片放在右眼前，左边的照片放在左眼前。如果大脑推测两眼在看一个三维世界，与双目视差看到的有所不同，它就会被照片所愚弄，将两张照片组合成一幅单眼图景，其中物体看上去有着不同的深度。
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图4-4
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不过，在这里惠斯顿遇到了一个问题，一个仍挑战着所有立体图的问题。大脑对一个平面的深度用两种方式从物理上调整眼睛。首先，尽管我一直将瞳孔描述成好像是一个小孔，但事实上它有一个晶体来汇集发散自世界上某个点的许多束光，并将这些光聚焦到视网膜上的一点。物体离得越近，光线就弯折得越多，这样才可以将光汇聚成一个点而不是汇聚成一个模糊的圆盘，眼睛的晶体也就需要越扁平。眼球内部的肌肉需要加厚晶体来聚焦近处的物体，使晶体扁平来聚焦远处的物体（见图4-5）。
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图4-5
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这种对晶体的挤压过程是由一个能调整焦距的反射动作加以控制的：这种反馈回路能够对晶体的形状进行调整，直到视网膜上成像的清晰度到达最高为止。这种回路与一些自动调焦照相机的原理很类似。聚焦不清的电影看起来很让人心烦，因为大脑不停地试图调整晶体来减少模糊感，但这是一种徒劳无功的做法。
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第二种物理调整是为了将隔着约6厘米的两只眼睛将目标调整到世界的相同一处。物体离得越近，两只眼睛的目光势必交叉得越多（见图4-6）。
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图4-6
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目光交叉与否由附着在眼边的肌肉实现。控制这些肌肉的是一个努力减少重叠影像的大脑回路。看到重影往往是脑中毒、脑窒息或损伤的一个征兆。这个回路类似于旧式相机中的测距仪：棱镜从两个取景框中取景，摄影师调整棱镜角度（使它适合于照相机镜头），直到图像排列好为止。大脑将测距仪原则作为深度的另一种信息来源，它或许是一个不可缺少的信息源。立体视觉只给出了有关相对深度的信息——在眼睛聚合点之前或之后的深度。眼球方向的反馈必须锚定绝对深度的感觉。
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这就是立体图设计者所面临的问题：聚焦反射和眼交叉反射是连在一起的。如果你聚焦到附近一点来减少模糊，目光就逐渐聚合；如果你聚焦到远处一点，目光就变得平行。如果你将目光聚合到附近一点来减少重影，眼睛就压缩晶体从而近距离对焦；如果你将目光分岔到远方一点，晶体就会放松到远处聚焦。这种搭配超过了对立体图最简洁的设计，立体图将一张小图放在每只眼的前面，双眼目光都直视前方，各自看各自的图片。你在看远处物体时，目光直视前方，它将每只眼的聚焦点拖至远方，从而模糊了图片。聚焦图片接着又将目光拉在一起，这样两只眼睛都看着同一张图片，而不是每只眼睛各看一张图片，而且那也没有用处。目光内外摆动、晶体变厚变薄，但时机不对。要想得到立体视图的错觉，还需要其他条件。
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一种方法是拆开这对反应。许多实验心理学家都像苦行僧一样训练自己，竭力控制他们的生理反射并用意志力来“自由-融汇”立体视图。有些人将目光交叉到图片前方想象的一点，这样左眼能看着右边的图片，右眼则看着左边的图片，并将每只眼看图片的目光聚焦到后方想象的点。另外一些人将目光锁定到正前方无限远处，同时仍保持着聚焦。在我得知威廉·詹姆斯说过这是每个好的心理学家都应该掌握的一项技能后，我曾经花了一下午时间来训练自己做到这点。不过，一般过着平凡生活的人，却不见得能有这样的决心和毅力。
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惠斯顿的发明有些拙劣，因为他还面临着第二个问题：他那个年代的绘画和银板照相都太大，在眼前没法做到不重叠。人们做不到目光向外看，像鱼一样一只眼睛看一边。于是他在两边各放一张图片，两张图片彼此相对，像书挡一样，他还在照片之间放了两面粘在一起的镜子，就像一本打开的书的封面，每面镜子都反射出一幅图片。然后他在每面镜子前放一个棱镜，调整后使得两面镜子看上去像是叠加上去的。当人们透过棱镜看到叠加上去两幅图片的反射时，图片中的景色就变成三维的了。更好的照相机和更小的电影胶片催生了更简便的手持型设计，我们现在仍然在用这些设计。更小的照片——同以往一样，是从两个同双眼间距相同的观察点拍摄的——被并排放置，中间有一个垂直信号灯，每只眼睛前面还放着一个玻璃镜头。玻璃镜头使得眼睛无须聚焦于近处的图片，目光可以放松到无限延伸的远方。这使得目光发散，从而可以直视前方，一只眼睛看一幅图片，图片就自然地融汇在一起。
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