彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么?最好的解释是英国数学家的一幅画


彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么?最好的解释是英国数学家的一幅画
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彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么?最好的解释是英国数学家的一幅画
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历史家的任务在于区别真实的和虚假的 , 确定的和不确定的 , 以及可疑的和不能够接受的 。 ——歌德(德)
无论是在书籍中 , 还是在日常生活中 , 相信很多人都听说过“鬼打墙”的现象 。 鬼打墙 , 又称鬼砌墙、鬼挡墙 , 是一个人夜里出行时发生的迷路现象 。 一般情况下 , 鬼打墙都发生在人烟稀少的地方 , 当事人像着了“魔”似的在原地打转 , 仿佛走进迷宫一样 , 直到天亮时才能逃脱 。
同样 , 在西方国家 , 鬼打墙的现象也时有发生 , 英国数学家罗杰·彭罗斯不信邪 , 经过不断研究 , 终于在1958年通过鬼打墙的现象 , 推导出彭罗斯阶梯理论 。 彭罗斯阶梯(PenroseLadder) , 一个几何悖论 , 指的是总是向上或向下 , 但永远走不到尽头的阶梯 。 你为什么不能走到最后?因为一个人永远找不到梯子上的最高点和最低点 。
【彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么?最好的解释是英国数学家的一幅画】彭罗斯梯子是真的吗?科学家解释说 , 在三维空间中 , 彭罗斯阶梯并不存在 , 而我们之所以认为它存在 , 只是由于视觉上的误差 。 然而 , 一旦彭罗斯阶梯被放置在一个更高的空间 , 它是真实的 。 类似彭罗斯台阶原理的东西还有很多 , 莫比乌斯环就是其中之一 , 而且它诞生于1858年 , 不知比彭罗斯台阶早了多少年 。
莫比乌斯环是一种只有一个面(曲面)和一个边界的拓扑结构 。 其实 , 大家都接触过莫比乌斯环 , 只要用纸胶带转半圈后 , 再将两端粘好 , 就可以轻松制作 。 不过 , 莫比乌斯环是一种在三维空间中很容易实现的结构 , 虽然存在一定的视觉误差 , 但它仍然比彭罗斯阶梯更接近生活 。
彭罗斯楼梯的空间 , 直白地说 , 是视觉上不可能的空间 , 正式地说 , 是埃舍尔矛盾的空间 。 因为矛盾空间在三维世界中是不存在的 , 人眼看到的图案都是通过三维图像在二维平面中的表现特征 , 从而建立起一种视觉上的误导画面 , 认为空间存在于平面中 , 在三维世界中无法还原 。 简单地说 , 就是利用光与影的视觉感知 , 让人误以为平面图形是立体的三维形式 。
鬼打墙也是如此 , 一般来说 , 生物运动的本质是圆周运动 , 在没有目标的情况下 , 如果人的眼睛被遮住 , 一直往前走 , 最后会走出一个大圆 。 人的两腿之间 , 有长度和力量的细微差别 , 就像彭罗斯的台阶 , 虽然看起来是上下行走 , 但实际上是在一个平面上行走 。
人类之所以能走直线 , 是因为大脑通过眼睛不断校正方向 , 把差距控制在一定范围内 , 自然走出直线 。 对于遇到鬼碰壁的人 , 只要你给他一束光 , 他就会瞬间清醒 。


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