为从科学上解释这一效应，许多专家都曾研究过《蒙娜丽莎》。这个现象的原因之一是在真实的三维世界里，人物脸上的光影会随着我们观看位置的变化而变化，但是在一幅平面的肖像中就不会如此。因此，即使我们没有站在画面前方，仍然会感觉人物直视前方的眼神总在盯着我们。列奥纳多对光影的娴熟运用让《蒙娜丽莎》中的这一效应更加明显。

　　最后一点是《蒙娜丽莎》中最神秘和迷人的元素：她的笑容。“在列奥纳多的这幅作品中，”瓦萨里写道，“笑容如此美好，它似乎更像来自天上，而非人间。”

　　丽莎的微笑有一个神秘之处，当我们注视的时候，它一闪即逝。她在想什么?我们的目光稍稍移动，她的微笑似乎也在变化。这让一切变得更加神秘。当我们看向别处的时候，这个笑容会萦绕在我们的脑海中，正如它在人类的集体意识中徘徊不去一样。从没有哪幅画中的动作与情绪如此紧密地交织在一起，这两项恰恰是检验列奥纳多作品的试金石。

　　在让丽莎的微笑变得更完美的同时，列奥纳多在圣马利亚诺瓦医院地下的停尸房里度过了许多个夜晚，他剥去尸体的皮肉，暴露出底下的肌肉和神经。他开始着迷于微笑如何形成，还指示自己分析脸部各处所有可能的运动方式，以及确认控制脸部每块肌肉的神经来源。对刻画微笑来说，追踪这些神经究竟属于颅神经还是脊神经并无必要，但是列奥纳多想知道答案。

　　《蒙娜丽莎》的微笑值得我们再去回顾一下那页不寻常的解剖图，这页写于1508年左右的笔记，上面有一幅嘴唇张开的怪相，还有一幅是撅起嘴唇。列奥纳多发现，撅嘴的肌肉就是构成下唇的肌肉。撅起下唇，你就会发现这个事实;无论上唇是否参与，它都可以撅起来，但是上唇无法单独撅起。这是一个不起眼的发现，但是对于一位解剖学家和艺术家，特别是对于正在绘制《蒙娜丽莎》的列奥纳多来说，这是值得注意的细节。他还写到嘴唇的其他运动涉及不同的肌肉，包括“那些让嘴唇聚拢在一起的肌肉，让它们伸展的肌肉，让它们卷回的肌肉，让它们拉平的肌肉，让它们横向扭曲的肌肉，让它们恢复原位的肌肉”。然后，他画了一列剥去皮肤的嘴唇。在这页的上方有一幅有趣的草图：这是用黑粉笔轻轻描画的线条简单的微笑。虽然嘴角有些不易觉察地向下，但是给人的印象仍然是在微笑。在解剖图的围绕中，我们在这里发现《蒙娜丽莎》的微笑已经开始成型。

　　这个微笑还涉及其他的科学知识。列奥纳多从他的光学研究中认识到光线并非汇聚在眼内的一点，而是照射在整个视网膜区域。视网膜的中央区域被称为中央凹，它对颜色和细节很敏感，而中央凹周围的区域更擅长感知阴影和黑白对比。当我们直视物体的时候，它看上去更清晰;当我们在侧面看的时候，从眼角瞥见的物体有些模糊，好像它比实际更远。

　　利用这些知识，列奥纳多就能制造出一种难以捕捉的微笑，当我们迫切想要看到它的时候，反而过犹不及。丽莎嘴角那些非常细微的线条略微向下，就像那张解剖笔记上方的嘴唇一样。如果你直视嘴唇，你的视网膜会捕捉到这些细节和轮廓，让她看起来似乎没有在微笑。但是如果你将视线从嘴唇移开，把目光放在她的眼睛、脸颊或者画面的其他部位上，你就只能用余光看到她的嘴。这时它会变得有点儿模糊，嘴角的微小轮廓也将变得不那么清晰，但是你仍然能看到那里的阴影。这些阴影和她嘴角柔和的晕涂效果使她看起来嘴角上翘，像在微笑一样。所以，对于这样的微笑，你越不刻意搜寻，它反而越发明显。

　　科学家最近从技术上解释了这些现象。“与高空间频率的图像相比，低空间频率(更模糊)图像中的笑容更加明显。”哈佛大学医学院的神经科学家玛格丽特·利文斯通认为，“因此，在你看这幅画的时候，如果让目光落在背景或蒙娜丽莎的手上，你对她嘴部的感知主要基于低空间频率，所以她看起来比你直接盯着她的嘴时显得快乐许多。”谢菲尔德哈勒姆大学的一项研究显示，列奥纳多在《美丽的费隆妮叶夫人》和最近发现的《美丽公主》中都使用了这种技巧。

　　所以，世界上最著名的微笑天生就难以捉摸，当然这其中也有列奥纳多对人性的终极领悟。他的专长是描绘内在情感的外在表现。但是在《蒙娜丽莎》中，他展现了一些更重要的东西：我们永远无法从外在表现中完全了解真实的情感。对于他人的内心，我们总有一种朦胧感，永远隔着一层薄纱。