Le phénomène est assez connu et a même son «appellation contrôlée»: wagon-wheel effect, ou effet de la roue de chariot. Les scientifiques, cependant, ne s'entendent pas sur son explication. L'espace nous étant compté, nous ne présenterons ici que la théorie la plus classique. Mais gardons à l'esprit qu'elle ne fait pas l'unanimité. On peut s'informer sur les points de vue différents aux adresses www-users.york.ac.uk/~ta505/andrews_purves_tics_2005.pdf, www.answers.com/topic/wagon-wheel-effect et www.newton.dep.anl.gov/askasci/gen01/gen01 404.htm.

Le phénomène est assez connu et a même son «appellation contrôlée»: wagon-wheel effect, ou effet de la roue de chariot. Les scientifiques, cependant, ne s'entendent pas sur son explication. L'espace nous étant compté, nous ne présenterons ici que la théorie la plus classique. Mais gardons à l'esprit qu'elle ne fait pas l'unanimité. On peut s'informer sur les points de vue différents aux adresses www-users.york.ac.uk/~ta505/andrews_purves_tics_2005.pdf, www.answers.com/topic/wagon-wheel-effect et www.newton.dep.anl.gov/askasci/gen01/gen01 404.htm.

Cette théorie «classique» repose sur l'idée que l'oeil perçoit le monde extérieur comme une série de photos instantanées, dont le «film» est ensuite reconstruit par le cerveau. Lorsque la lumière pénètre dans l'oeil, elle est captée par les cellules de la rétine (située au fond de l'oeil), qui transforment les ondes lumineuses en influx nerveux. Ceux-ci sont acheminés jusqu'au cortex visuel, à l'arrière de la tête, où ils sont interprétés.

Comme le souligne Marie-Ève Roussel-Roy, doctorante en psychologie à l'Université Laval, au cours d'un entretien téléphonique, il y a une limite au nombre d'influx qu'un neurone peut émettre: environ 1000 par seconde. C'est pour cette raison que l'oeil perçoit une série d'images statiques que le cerveau peut ensuite interpréter comme un mouvement -un peu comme une caméra de cinéma, qui prend généralement 24 images par seconde.

Le fait de ne pas voir en continu signifie que nous ne percevons qu'une partie des mouvements et que le reste (le mouvement qui survient entre les «photos») nous échappe. Et c'est précisément ce qui nous intéresse ici.

Imaginons une roue de chariot qui n'aurait que quatre rayons disposés, comme sur la figure ci-contre, aux positions 12h, 3h, 6h et 9h. À basse vitesse, le rayon de 9h n'aura pas le temps de parcourir un grand arc entre deux «instantanés»; notre oeil pourra donc le suivre sans trop de problème.

Mais si le chariot accélère suffisamment, le rayon situé à 9h sur la première image pourra se rendre jusqu'à, disons, la position de 11h avant que l'oeil ne prenne une autre photo. Dans la deuxième image, ce rayon se trouvera donc à un endroit qui est plus proche de 12h que de son point de départ (9 h). À cause de cette proximité, notre cerveau déduira que c'est le rayon de 12h qui a reculé.

Corsons un peu les choses... Sur l'image suivante, le rayon de 6h aura eu le temps de parcourir un arc de quatre heures. Cela signifie qu'il sera rendu à la position 10h. Or, l'image d'avant avait déjà été interprétée comme le passage du rayon de 12h à la position 11h - ce qui est proche de la position 10h. Le cerveau conclura donc de la troisième image que le rayon de 12h est passé à 11h, puis à 10h - alors qu'en fait, il s'agit bien sûr de trois rayons différents.

C'est donc une «accumulation» de fausses impressions qui nous fait «voir» la roue tourner à l'envers. Ajoutons que cette illusion ne produit pas uniquement cet effet. D'après un article publié sur le site Answers.com (et recommandé par Mme Roussel-Roy), si un rayon passe de la position 9h à la position 12h entre deux images, nous aurons alors l'impression que les rayons ne bougent pas. De même, si le rayon de 9h se rend jusqu'à la position 1h, la roue semblera alors tourner «dans le bon sens», mais plus lentement qu'elle ne le fait en réalité.

Enfin, lorsque la vitesse de rotation de la roue dépasse un certain seuil, les rayons se déplacent trop rapidement pour être perçus avec un tant soit peu de précision. La rétine a beau ne prendre qu'une fraction de seconde pour saisir une image, cet instant peut être suffisant pour qu'un objet bougeant très rapidement couvre une distance significative. Il nous apparaîtra alors flou. Voilà pourquoi les rayons de roue finissent par se fondre les uns dans les autres à grande vitesse, ce qui, bien entendu, fait disparaître l'effet de la roue de chariot.