趣味问答:镜子里的你为什么左右颠倒而不是上下颠倒?

作者: 中科院物理所

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-04-20

本文通过有趣的问答形式,解释了为什么镜子里的影像是左右颠倒而不是上下颠倒,并探讨了平面镜成像的原理。

科学家曾经做过一个有趣的测试,让各种动物照镜子,结果发现只有猩猩、大猩猩、黑猩猩等大型猿猴(海豚存疑),才能较清楚地识别镜子里的自我映像。并且,为了弄明白到底是怎么回事,一些猩猩需要几分钟甚至几天时间。(君不见抖音里边的喵主子们照镜子总会觉得碰见另外一个喵),那么镜子前的你,有没有想过为什么镜子里的你是左右颠倒而不是上下颠倒?事实上平面镜成像的“左右颠倒”。这是一个文字游戏。

找一面镜子站在前面,请看,在镜子中你的头对应你的头,你的脚对应你的脚,你的左手对应你的左手,你的右手对应你的右手,两只手并没有颠倒过来,凭什么称镜像是左右颠倒的?好,我知道你觉得我在胡说八道,左手分明对应的是镜子里的右手啊?这是因为你对左右的定义有偏差。现在请我们把两只手换一种命名方式!请你用自己的左手狠狠打自己一巴掌,并把这只手重新起名为“坏手”,一定很疼吧!

再用你的右手揉一揉,这只手改名为“好手”。你看我没有骗你,镜子里的“坏手”和“好手”和镜子外也是对应的。好,虽然挨了一巴掌,你一定还是很迷惑,为什么镜子里的“好坏手”左右颠倒了呢?接下来请让我道明真相:镜子里颠倒的既不是上下也不是左右,而是前后。你看,镜子里的你是和你面对面的,他的前后和你是反着的。因此如果你以这个前后颠倒的人为基准命名他的左右手,那么你命名的左右就是错误的!

这就是“左右”的文字游戏。很抱歉让你挨了一巴掌才告诉你真相,当然我知道其实你并没有扇自己一巴掌。但现在请务必狠狠地扇自己一巴掌,扇到自己原地转圈。请注意看:你是顺时针转动的,而镜子里的你呢?恰好相反。别急,不是说镜面里的转动都是反的,拿个别的什么东西转一转,让转轴垂直于镜子。看,这次镜子里的旋转与外面的相同。也许你又会说了,镜子里的旋转分明是相反的。

我再强调一次,顺逆时针也是一个文字游戏,别忘了在镜子里前后是反的,因此定义顺逆的时候站的角度也不对,你还是要从你的视角来看。关于这些问题更严密的数学解释,可以查一下这几个关键词“极矢量”“轴矢量”。

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