Definition

Als Projektionsproblem, oder präziser als inverses Projektionsproblem, bezeichnet man in der Psychologie der Wahrnehmung den Umstand, dass das Abbild der Wirklichkeit auf der Netzhaut, der Retina, keinen eindeutigen Rückschluss auf die dreidimensionale Wirklichkeit zulässt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Im Inneren einer Camera obscura sehen zwei Leute einen Lichtfleck. Die Quelle des Lichts liegt außerhalb des Raumes. Welchen sicheren Schluss könnte man von dem Fleck auf der Wand ziehen? Mit dieser Frage ist man beim Kern des Projektionsproblems. © Gunter Heim/Gemini (KI) ☛

Bei einer Camera obscura

Man kann sich das Projektionsproblem sehr gut an einer begehbaren Camera obscura vorstellen. Das Wort Camera ist verwandt mit dem deutschen Wort Kammer. Ursprünglich war damit tatsächlich ein Raum gemeint. Der Raum ist rundum verschlossen. Nur an einer Seite hat er ein Loch von vielleicht 10 Zentimetern Durchmesser. Durch dieses Loch kann Licht von außerhalb in den Raum eindringen. So eindringendes Licht könnte dann zum Beispiel einen Lichtfleck auf der gegenüberliegenden Wand erzeugen. Doch was sagt einem dieser Lichtfleck über die wahre Lichtquelle außerhalb des Zimmers? Wir nehme an, dass man nicht durch das Loch nach außen sehen darf, sondern nur den Lichtfleck selbst studieren kann.

Stammt der Fleck von einer einzigen Lichtquelle?

Könnte der Fleck durch viele verschiedene Lichtquellen erzeugt worden sein?

Liegt die oder liegen die Lichtquellen eher weit entfernt oder sind sie nahe?

Liegt die Lichtquelle in direkter Verlängerung der Geraden vom Fleck durch die Fensteröffnung?

Könnte das Licht außerhalb erst durch mehrere Linsen oder Spiegel gelaufen sein?

Ein ganz änliches Problem mussten die Astronomen lösen. Über Jahrtausende war unklar, wie weit entfernt die Sterne wirklich sind. Und bei sogenannten Doppelsternen erkannte man manchmal erst recht spät, dass der Lichtfleck am Himmel von zwei sehr unterschiedlich weit entfernten Sternen herrührte. Und auch viele Sterbilder geben nur eine Illusion von Figuren ab. Auch die Sterne eines Sternbildes können, etwa vom Orion, können sehr unterschiedlich weit von uns entfernt sein. Und sogar die Unsicherheit über den Verlauf des Lichts außerhalb der Camera obscura hat ihre Entsprechung in der Astronomie. Manches Licht von fernen Galaxien wurde durch sogenannte Gravitationslinsen verzerrt. Und sogar unsere Sonne kann den Weg des Lichts beeinflussen. Diese Tatsache war ein Teil des empirischen Beweises von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

Die Abbildung der Außenwelt auf die Innenwand ist zwar eindeutig. Aber aus der Abbildung auf der Wand kann man nicht mehr eindeutig auf die ursächliche Außenwelt schließen. Es wäre interessant, das als Tischversuch nachzustellen, wo ma eine kleine Camera obscura aus einer Umzugskiste baut. Im Dunkeln auf einen Tisch gestellt könnte man dann versuchen, die Situation wie hier geschildert nachzustellen.

Beim menschlichen Auge

Die Camera obscura ist ein gutes Modell für die grundlegende Wirkungsweise eines menschlichen Auges. Statt eines Loches in der Wand hat das menschliche Auge zwar eine Linse. Aber im Prinzip erfüllt diese Linse die Funktion eines Loches, lässt aber mehr Licht nach innen durch. Die vielen hellen, dunklen und farbigen Quellen von Licht außerhalb des Auges werden von der Linse auf die Netzhaut geworfen. Und dort erscheint das Licht ähnlich dem Lichtfleck einer Camera obscura. Das Gehirn muss nun versuchen, aus diesen Lichtflecken möglichst gute Vermutungen über die Außenwelt zu machen.

Unser Gehirn macht in der Regel so gute Hypothesen über die Außenwelt, dass wir kaum daran zweifeln. Erst wenn wir von optischen Täuschungen in die Irre geführt werden, spüren wir, dass eine Interpretationsarbeit nötig ist. Das klassische Beispiel eng am Projektionsproblem ist der Necker-Würfel.

Dieses Bild ist für das Verständnis des Textes nicht wichtig. Das Bild wird im Text nicht erwähnt.

Beim Necker-Würfel gelingt es dem Auge und dem nachgeschalteten Gehirn nicht, aus den Punkten auf der Netzhaut eindeutig auf die Wirklichkeit zu schließen. Ständig probiert das Auge neu eine von zwei plausiblen Möglichkeiten, ohne sich irgendwann endgültig zu entscheiden.

ANMERKUNG:

Ähnlich dem Necker-Würfel sind auch viele kleine und verteilte Lichter im Dunkel der Nacht. Ich erinnere mich noch gut, wie ich anfang der 1990er Jahre fasziniert auf die Sendemasten der Deutschen Welle auf der Merscher Höhe bei Jülich (2010 gesprengt und beseitigt) blickt. Im Dunkeln sah ich auf dem Arbeitsweg von Alsdorf zur ehemaligen Steinkohlengrube Emil Mayrisch über viele Kilometer hinweg die vielen roten Lampen verteilt über mehrere Masten. Es war unmöglich, die Entfernung abzuschätzen. Es war aber genau so unmöglich von den roten Lampe auf die Geometrie oder Größe der Masten zu schließen.