照镜子的时候左右会颠倒,为什么上下不会颠倒?

照镜子的时候左右会颠倒,为什么上下不会颠倒?
照镜子的时候左右会颠倒,为什么上下不会颠倒?

照镜子的时候左右会颠倒,为什么上下不会颠倒?
探讨镜子反转左右之谜
人人都照镜子,对镜子总是使物体左右反转习以为常.然而,你可知道藏在镜子里的这个谜团,让古往今来的许多大学者为之苦恼,至今尚无定论.
　　在洗脸、整理服装和发型时,人们经常要照镜子.在这个矗立在我们身边的镜子里,竟然潜藏着让很多人困惑的现象：面对着镜子站立的人,他的姿势与映在镜子里的镜像并不是完全一样的.如果在镜子前举起你的右手,则映在镜子里的你看上去像是举起了左手,即实像与镜像刚好是左右反转.
　　或许你会那样说：“镜子使左右反转不是理所当然的吗?”可是,镜子对上下又是如何处理的呢?镜子不会把你的头映在下,脚映在上边.镜子使物体左右反转,却不使物体上下反转,这又该如何解释呢?
镜子反转了前后,而不是左右!
　　为什么镜子使物体左右反转,而不使物体上下反转的问题,自古以来就被称为“镜像难题”.早在公元前360年左右,古希腊哲学家柏拉图就试图研究镜子使物体左右反转的原理.即使到了现代,像日本的朝永振一郎、美国的费曼这样的诺贝尔奖获得者,以及许多的物理学家、哲学家甚至心理学家,都尝试着对这个问题进行解答.
　　最近,日本法政大学的吉村教授提出了自己的见解,他认为镜像问题不仅涉及到镜子的几何光学性质,还涉及到人在看映在镜子里的像时的心理作用,这是镜像问题成为千古之谜的原因之一.
　　从物理学的角度看,镜子形成像的机理是怎样的呢?找一面镜子垂直于地面放置,在镜子前面依次放三个箭头,箭头的指向分别是向上、向右和向前.垂直镜面,从镜子外向镜子里移动箭头,我们将看到,向上和向右的箭头的实像和虚像会重合在一起,箭头与箭头重合,箭尾与箭尾重合.可是,惟独与镜面垂直的向前的箭头,实物和虚像方向反转,箭头和箭头不能重合.
　　这样看来,镜子其实是把物体的前后反转了.可是,为什么我们感觉到的却是左右方向的反转呢?
心理原因钻进镜子
　　面对镜子,举起右手,这时映在镜子里的自己举起了哪只手呢?在这个场景中,自身和镜像是面对面站立的,因此吉村教授认为,在照镜子的人的头脑里,会设想将自身的姿势水平旋转180度,绕了半圈后站在镜像的位置,这个动作可以叫做“绕入”.这时比较一下举的手,照镜子的人会发现,经过绕入、站在镜子旁的自己和镜子里的像举的手是相反的,绕入的自己依然举右手,镜像举的却是左手.正是在这个时刻,人猛然发觉,镜子让自己左右反转了.
　　但是在前面已经说过,从光学角度讲,镜子其实是把实际的物体前后反转后形成了像.可是镜前的人要是把绕入的自身和镜像比较,却会发现,两者前后是一致的,没有变化；在上下方向上,镜像也与实物一致,经过绕入后还是不变；只有左右方向,发生了改变.这样看来,镜子反转人体左右方向的原因,其实是当我们把镜像和实物进行比较时,有优先让上下方向和前后方向保持一致,然后再去比较左右方向的倾向.这个倾向难道是心理上的作用?
　　吉村教授认为,人们所用的“左右”、“上下”、“前后”概念,其实都是定义而已.人在定义自己所在的空间坐标系的时候,对于上下和前后,以身体形态上的特征作为标准.比如,人们定义头的方向是上,背的方向是后.但是,由于人的外观大体上具有两侧对称的特点,因此在外观上没有区别左右的明显特征,所以吉村教授觉得,人们定义左右的过程,其实是利用了上下和前后的定义,左右只是一个相对的定义.这就是左右定义的特殊性,人们必须先确定好上下和前后方向,然后才去考虑左右的问题.在照镜子的时候,本来是前后反转,却最后强加给了左右方向,于是,在人的眼中,镜像和实物出现了左右反转.
镜像问题又惹麻烦
　　镜像问题似乎解决了.但是,吉村教授关于镜子又提出了一个有趣问题：人们看映在镜子里的物体时,有时会感觉到左右反转,有时却感觉左右不反转,为什么会这样呢?
　　我们照镜子,就会感觉到左右发生了反转；但是生活中也有感觉左右不反转的事例,比如说汽车的后视镜.假设你坐在车里,有人骑摩托车试图超越你的车,在后视镜里,当你看到试图从右侧超越自己的摩托车时,真实的情况是,它的确是打算从右边超越过去.在这个情形下,尽管我们看到了映在镜子里的车后的像,但是却不会产生左右反转的感觉.如果将这个搞错了,以为既然是镜像,左右反转,因此判断摩托车是想从左边超越自己,则十有八九会发生交通事故.
　　吉村认为,比较一下产生左右反转感觉和不产生左右反转感觉的两种情况,我们会发现,对自古以来所提出的镜像难题,即“为什么只有左右反转,而没有上下反转”的问题,有必要再进一步探讨其中的奥秘.按照吉村教授的想法,镜像问题应该改写成如下形式：“人们在看映在镜子里的像时,在什么情况下感到左右反转,在什么情况下感觉不到左右反转?”
反视镜中的混乱世界
　　要深入研究镜像问题,可以借助反视镜.
　　所谓反视镜,是指戴上它后,看到的整个视野与平时恰好完全颠倒的眼镜.由于颠倒有上下轴的反转和左右轴的反转两种,所以反视镜也分两种：“上下反视镜”和“左右反视镜”,每一种反视镜内均装有棱镜,通过棱镜的一个面起到镜子的作用,使整个视野反转.
　　戴着上下反视镜看前方,人们马上会强烈地感觉不舒服.这是因为通常无可质疑的天在上地在下的景象突然颠倒过来.另一方面,如果戴上左右反视镜,却不会有别扭的感觉.如果是第一次用这样的镜子看景色或人物时,一开始会感觉很寻常,就像看镜子里出现的镜像一样.但是,正是这寻常之处,暗含着陷阱!
　　比如,戴着左右反视镜穿越走廊.步行之时,如果看到左侧的墙逐渐靠近自己,身体于是调整,把前进的路线向右边偏.但是实际上,正在靠近的是右边的墙,所以身体移动恰恰正在靠近墙而不是远离墙,最后人将一头撞到墙上.另一方面,戴着上下反视镜却不会引起如左右反视镜这样的混乱.这是因为难以忍受的别扭感觉使脑子里写上了“这个映像是虚假”的意识,人的行动也会变得小心翼翼.
　　反视镜的情况给人们研究镜像问题提供了新的思路.
镜像问题的答案
　　通常在面对周围的物体时,我们是以自己身体作为坐标系来判断它们的位置情况.如果看到自己头的方向上的物体,就会判断“那个东西在上面”；如果看到自己左手方向有个物体,则会判断“那个东西在左边”.
　　但是,戴着上下反视镜时,这个身体坐标系就不好使了.这个时候,要判断出看到的物体的准确位置和方向,就必须在头脑中重新建立一个坐标系,把原来的上面转换成下面,下面转换成上面.对于上下反视镜和左右反视镜的世界,都是映在镜子上的世界,我们的头脑似乎会灵活地选择适合自己视野的不同坐标系.
　　反视镜的研究给“在什么情况下感到左右反转,在什么情况下感觉不到左右反转”的问题提供了启示.吉村教授注意到,转换的坐标系是解决镜像问题的关键.
　　回到“映在后视镜上的摩托车”的例子.在驾驶员的视野中,不管是镜子内或镜子外,都能看到延伸向前方和后方的道路,两者的方向实际上是相反的.但是,由于道路一般都是左右对称的,因此人很容易忽略前后道路的反转感.这个时候,我们会下意识地在镜子内外的世界里使用同一个坐标系,所以在后视镜的场景中,人对镜中的像不产生左右反转的感觉.
　　当人照镜子的时候,却是另一种情况.看到镜子里的自己的像时,人会不由自主地把头脚方向作为上下,腹背方向作为前后,这样在镜子里应用了一个坐标系,而且它与镜子外的人体固有的坐标系不一样.这个时候,镜外的坐标系不是原封不动地纳入镜子里,而是通过绕入的方式,使镜内的上下和前后与本身的坐标系重叠在一起,结果,左右反转的感觉产生了.
　　根据上面的分析,吉村教授总结,当人们用共同的坐标系捕捉镜子内外的世界时,不会产生左右反转的感觉,例如后视镜中摩托车的问题.而如果人们用不同的坐标系分别适用在镜子内外的世界时,我们就会产生反转的感觉.很显然,镜子的神秘有潜在的心理机制的作用.
　　通过对镜像问题的研究,我们会发现,大脑意识是具有可塑性的,脑内生理上的机制可以根据后天情况加以改变,产生对后天情况的适应.通常,我们毫不怀疑地使用上下、前后、左右的概念生活着.但是,如果情况改变,我们的大脑能够把过去的常识封锁,重新塑造出另一套坐标系.总之,镜子既平凡又神秘,它把我们的大脑引向无边无际的深邃世界里,而且,它就是我们身边的一个神秘世界的入口,这是多么地不可思议.