Для чего нужны колонки домашнего кинотеатра 5.1, если у нас все равно два уха?

Известно три механизма, при помощи которых можно различить направление звука:
1. Разница в средней амплитуде (исторически первый обнаруженный принцип) : для частот выше 1 кГц, то есть таких, что длина звуковой волны меньше, чем размер головы слушающего, звук, достигающий ближнего уха, имеет бо́льшую интенсивность.
2. Разница в фазе: ветвистые нейроны способны различать фазовый сдвиг до 10-15 градусов между приходом звуковых волн в правое и левое ухо для частот в примерном диапазоне от 1 до 4 кГц (что соответствует точности в определении времени прихода в 10 мкс) .
3. Разница в спектре: складки ушной раковины, голова и даже плечи вносят в воспринимаемый звук небольшие частотные искажения, по-разному поглощая различные гармоники, что интерпретируется мозгом как дополнительная информация о горизонтальной и вертикальной локализации звука.

Способность человека определять направление на источник звука называется бинауральным эффектом, который позволяет определить направление на источник звука, что делает звуковое восприятие объёмным (Ваш случай с колонками 5.1).
Эффект состоит в том, что если человек обращён лицом к источнику звука, то звуковая волна доходит до обоих его ушей одновременно и поэтому — в одной фазе. Когда человек поворачивает голову, скажем, влево от направления на источник звука, то его правого уха звуковая волна достигает раньше, чем левого, и фазы звуковых колебаний в ушах оказываются сдвинутыми друг относительно друга. По этому сдвигу фаз мозг и определяет направление на источник звука.

Источник: 1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Слух;
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бинауральный_эффект

ухо - штука хитрая. отличает и спереди, и сзади, и сверху и снизу. по крайней мре для движущихся объектов

меняется и тембр, и фаза сигнала.

видишь, уши это не просто дырки, а сложной конфигурации "раковина" . Попробуй наушники- вкладыши прислонить к разным местам и услышишь большую разницу .
Мозг чувствует малейшие изменения в фазе и частоте и высчитывает откуда звук.

Тот же стерео-эффект . Если источник звука немного левее или правее. Заткни поочередно каждое ухо - в громкости разницы нет, но мозг просчитывает фазу сигналов левого и правого уха и мы уже чувствуем, откуда звук.

Можно настроить стерео для человека, сидящего неподвижно и не поворачивающего головы чтобы всё было OK. Но стоит чуть подвинуться или повернуться и всё рассыпется. В более продвинутых системах каналов ещё больше.