Perché una matita sembra fatta di gomma quando la agitiamo: la scienza dietro l’illusione

Sicuramente tutti, almeno una volta nella vita tra i banchi di scuola, abbiamo provato a "scuotere" una matita tenendola morbida tra le dita per farla sembrare di gomma. Proprio come faceva Giovanni di Aldo, Giovanni e Giacomo nella celebre scena del film Chiedimi se sono felice, esclamando: "Giacomo, guarda sembra molle, la matita sembra molle". Questo fenomeno, scientificamente noto come rubber pencil illusion (illusione della matita di gomma), è un trucco capace di trasformare magicamente una linea retta in un'onda sinuosa. Ma come funziona esattamente questo cortocircuito visivo? La colpa è della lentezza del nostro cervello a percepire le immagini in movimento e della mancanza di un contesto di riferimento. Un consiglio: mettetevi comodi e provate a scoprirlo in un momento di relax, magari evitando di testare questo trucchetto durante un colloquio di lavoro o un provino teatrale importante, proprio come fa il comico nel film!

Un problema di "fotogrammi"

Partiamo da una spiegazione biologica molto semplice: i nostri occhi e il nostro cervello non riescono a stare al passo con la velocità del movimento. Quando la luce entra nell'occhio, i recettori sulla nostra retina inviano segnali al cervello, che li "cuce" insieme per creare un'immagine fluida, un po' come succede con i vecchi libretti animati da sfogliare rapidamente.

Il problema è che il sistema visivo umano è lento. Una mosca elabora oltre 250 singoli fotogrammi al secondo (motivo per il quale facciamo molta fatica a prenderle) mentre secondo lo studio di Boström e colleghi pubblicato su PLOS One un uccello arriva a 145, noi umani in condizioni fisiologiche ci fermiamo a un massimo di 50-90 fotogrammi al secondo. Di conseguenza, quando seguiamo un oggetto che si muove molto velocemente, non lo percepiamo in tempo reale. Ogni "scatto" lascia un'impressione di pochi millisecondi sulla retina: è la stessa ragione per cui vediamo la scia di una mano agitata velocemente o percepiamo come fissa la luce fluorescente (che in realtà sfarfalla di continuo). Quando agitiamo la matita, quindi, il sistema visivo non coglie i dettagli, ma ci fornisce un frettoloso "riassunto".

Lo studio di Pomerantz del 1983

Il primo a indagare seriamente questo inganno visivo fu lo psicologo cognitivo Jim Pomerantz. Nel 1983 pubblicò sulla rivista Perception and Psychophysics uno studio in cui ricostruì al computer ogni singolo fotogramma del movimento della matita in modo super dettagliato.

Scoprì che, agitando l'estremità dell'oggetto, i grafici delle varie posizioni si sovrapponevano letteralmente fino a formare una curva continua. Biologicamente, visto che il nostro cervello è "lento" nel percepire le immagini, questo si traduce in una scia continua dell'immagine sulla retina: i nostri occhi non cancellano istantaneamente l'immagine precedente, ma trattengono lo stimolo luminoso per una frazione di secondo, fondendo i movimenti. Ed è esattamente questo l'input che il nostro cervello percepisce e cerca di decodificare. Se avessimo la vista iper-veloce di un insetto o di un uccello, vedremmo semplicemente una noiosa linea retta che va su e giù; ma con il nostro frame rate limitato, quella scia curva ci inganna e ci fa percepire la flessibilità.

Cosa succede nel cervello: il ruolo del contesto

La teoria di Pomerantz era ottima, ma una ricerca più recente ha dimostrato che non raccontava tutta la storia. Nel 2007, in uno studio pubblicato sul Journal of Vision, un team di scienziati decise di approfondire la questione con esperimenti più complessi. L'idea di partenza, portata avanti dalla ricercatrice Lore Thaler, era semplice: se la colpa fosse solo dell'effetto scia sulla retina, seguendo la matita con lo sguardo l'illusione si sarebbe dovuta "annullare". In effetti, muovendo gli occhi, la linea sembrava più rigida, ma mai del tutto dritta, segno che il cervello stava elaborando il movimento anche in relazione al contesto circostante.

A svelare l'ultimo pezzo del puzzle fu un ulteriore test. I ricercatori disegnarono un riquadro attorno alla linea e lo mossero su e giù in sincronia con essa. Improvvisamente, la percezione cambiava drasticamente: la matita tornava a sembrare dritta. Il riquadro forniva infatti un contesto fondamentale, aiutando il cervello a separare il movimento dell'oggetto da quello dell'ambiente circostante. Andando più a fondo, il team tedesco-americano scoprì che l'effetto non è uniforme, ma si massimizza a una frequenza di circa 3 Hz, ovvero tre oscillazioni al secondo.

L'illusione, quindi, non dipende solo dalle "fotografie" sfocate catturate dagli occhi, ma da come il cervello elabora quelle immagini inserendole in un contesto. Come ha riassunto l'autrice dello studio in un intervento del 2021 su Live Science, in condizioni di movimento così estremo e complesso il sistema percettivo umano fa semplicemente del suo meglio. Costruisce la realtà più plausibile a partire dai segnali che riesce a elaborare.

Come si fa il trucco della matita di gomma

Volete provare anche voi a ingannare il vostro cervello? Farlo è semplicissimo. Prendete una matita (o una penna bella rigida) e tenetela in modo molto morbido tra il pollice e l'indice, afferrandola a circa un terzo della sua lunghezza. A questo punto, iniziate a scuotere la mano su e giù con un movimento rilassato, lasciando che la matita dondoli liberamente facendo perno tra le vostre dita. Il vero segreto per la riuscita del trucco è il ritmo: dovete far oscillare l'inclinazione della matita mentre la muovete in verticale. Quando troverete la giusta sincronia tra il dondolio e lo spostamento su e giù, i vostri occhi andranno in tilt e vedrete il legno flettersi magicamente.

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