站镜子前头,明明自己左手抬起来,镜子里那人抬的是右手,可为啥头顶还是头顶,脚底还是脚底?上下一点儿没乱呢?
光线打过来,它按着反射定律老老实实给弹回去。这定律说,入射角等于反射角,光走的路就像撞墙反弹一样,墙壁那个面会把垂直于墙的方向给拧个来回,但平行于墙的方向一丝不动。
你把一面竖直的镜子挂墙上,它就只对前后方向动手脚,上下和左右它碰都不碰。那为啥咱们照镜子时总觉得左右反了?这得从你自己身上找原因。
站在镜子前,脸冲镜子,镜子里的脸冲你。这时候你用自己的左手去比量,发现镜中人的左手在你右手边,于是你下了结论:镜子把左右颠倒了。
镜中人的脸和你脸是对着的,你要是转过身背对镜子,镜子里的你就也背对你了吗?不,镜子里的你依然脸冲你。这就是说,镜中人的前后方向和你的前后方向是反着的。
你所谓的左右,其实是依附在前后这个参照系上的。你默认了自己的前后方向没变,然后拿自己的左右去套镜中人,可镜中人的前后已经翻了个个儿,他的左手自然就落在你的右手边了。
这不是镜子翻天,是你自个儿的脑瓜子在玩视觉游戏。
要验证这事儿,你侧身站到镜子前。比如你朝右边侧身,让左肩冲着镜子。这时候你再看镜子里的人,他的左肩也冲着镜子吗?不对,镜子里的人也是朝右边侧身,但他的右肩冲着镜子。
你再抬左手,镜子里的“左手”就和你自己的左手在同一个方向了。为啥呢?因为侧身之后,你的前后方向变了,原来前后是冲着镜子,现在前后变成垂直于镜子的方向了。
镜子只反转垂直于镜面的那个维度,所以之前左右方向的混淆就消失了。这个实验说明,镜子根本没选择翻转左右或上下,它只认一个死理:哪个方向跟镜面垂直,哪个方向就颠倒。
那上下方向呢?上下方向永远平行于竖直的镜面,所以永远不被反转。可要是你把镜子平放在地上,像一面躺倒的镜子,你再站上去低头看,那上下方向就变成垂直于镜面了,于是你的头顶会踩在镜子的底下,脚丫子会出现在镜子的上方,上下真的颠倒了。
你躺下来照镜子,脸冲上,镜子里的人脸冲下,是不是就感觉上下反了?但左右又不变了。你看,镜子就是个一根筋的玩意儿,它只跟垂直的方向过不去,跟你那个“左右”还是“上下”的标签没半毛钱关系。
你可能会问,那为啥我们写个字对着镜子,字会反过来读?比如你在纸上写“左”,对着镜子一看,成了“右”的形状。这事儿也是前后反转闹的。
你写字时,纸面通常是朝上的,但你把它竖起来对着镜子,纸面就变成了垂直于镜面的方向,字的方向就被前后反转了。
可要是你把纸平着放在镜子底下,比如镜子平躺,纸平着放,那字在镜子里上下颠倒,左右不变,你读起来照样别扭。
镜子的反射只有一个原则:把垂直于镜面那一维的坐标取个相反数,其他两维老实待着。人类的视觉系统习惯了以自身为原点,把前后、左右、上下都绑在身体上,当镜子里的人前后反过来,我们就晕了头,把前后反转误读成左右反转。
这事儿在物理学里叫“镜面对称”,不是什么玄乎的魔术。从初中物理讲入射角等于反射角开始,到现在也没变过。你要是还有疑问,可以找一块平面镜,再找一张印着字母的纸。
把纸对着镜子,让纸面跟镜面平行,你看到的字和原字一模一样,不反也不歪。只有把纸面转成跟镜面垂直,字才反。这就做实了:镜子不挑左右上下,它只认垂直方向。
别人跟你抬杠说“镜子为啥不上下颠倒”,你就告诉他:你把镜子平放地上站上去,上下立刻颠倒,左右反而没事儿。不信你试试,保证摔不着,就是看着自个儿头下脚上有点瘆得慌。
镜子不糊涂,糊涂的是我们自个儿的大脑,它把世界按照身体的轴线重新编排,结果一遇上前后反转,就给左右安了个虚名老话说得好,眼见不一定为实,可镜子它从来不说谎。
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