 （全文约4300字，看完需要4.3分钟） 当你在镜子里看你的右手时，它看起来像左手。镜子里的文字不仅是相反的，任何物体的方向都是相反的：顺时针变为逆时针，反之亦然。在许多方面，镜子里的事物似乎是从左到右翻转的，而不是从上到下翻转的。那么，这是怎么一回事呢？  如果你曾经照过镜子，你可能会注意到你看到的一切都被翻转了。当您举起左手时，您的倒影会举起他们的右手。当你用右眼眨眼时，你倒影的左眼也会向后眨眼。如果你写了一条信息并举起来，你会看到你的倒影举着相同的标志，但一切都是倒过来的，甚至是单个字母本身。好像你在镜子里看到的一切都是左右颠倒的。但是，出于某种原因，上下似乎没有颠倒。你的镜面倒影仍然脚踏地面，天花板朝上，你的镜面影像上的所有字母都没有颠倒过来，而是保持正面朝上，那么，这是为什么呢？ 众所周知，镜子左右互换。他们为什么不上下交换？如果我们生活在零重力环境中，我们的感知会有何不同？如果我们是一颗具有五个相等对称轴的海星，我们又会如何设想这种情况呢？ 无论你是海星、昆虫、水母、长尾小鹦鹉还是人类——无论你是在太空、地球还是宇宙中的任何其他地方——你仍然会看到同样的东西。镜子似乎总是左右颠倒，而不是上下颠倒。 
我们必须承认的第一件事是我们这里的环境没有什么特别之处。就镜子和反射而言，没有什么特别之处：
这对结果有任何影响。 我们可以打开或关闭重力；我们可以将自己旋转任何角度，甚至绕任何轴旋转 45°、90° 或 180°；我们可以给自己额外的眼睛或感官；我们可以按照我们喜欢的任何配置重新排列我们周围的物体。尽管如此，尽管进行了任何这些修改，我们仍然会看到向上仍然向上，向下仍然向下，并且镜子中的所有东西看起来都好像左右互换了。 说明这一点的最好例子之一是在镜子中考虑一个旋转的球，并从两个角度考虑它：一个是围绕其垂直轴旋转的球，就像熟练运动员手指上的篮球，另一个是球而是围绕其水平轴旋转。 
当您围绕其垂直轴旋转球时，您可以考虑以下事实：有两种方法可以做到这一点。或者，如果您从上方“向下”看这个球，您会发现它似乎顺时针旋转，从前到右到后到左再到前，或者是逆时针旋转，方向完全相反。 如果球顺时针旋转，您可以用左手对其进行建模。如果您握住左手并将大拇指朝上，您会注意到您的手指以顺时针方向卷曲。顺时针旋转的球遵循完全相同的方向。 但是现在，看看镜子里的球——还有你的左手。如果你再一次从上方“向下”看那个球，你会发现它在逆时针旋转。如果你跟随球上最靠近你的点，你会看到它向你的右边和向后移动，远离你，然后远离你并回到中心，然后靠近并向左移动，然后更近并且回到中心。这种逆时针方向的运动可以用你自己的右手来描述，展示了镜子是如何再次从左到右交换的，同时保持上下方向不变。 
如果我们然后切换到绕水平轴旋转球会怎么样？镜子将如何处理？ 想象一下，你把球放在你面前，让它夹在你的两个食指之间，食指相互指向。我们再次有两种旋转方式的选择，所以让我们选择一个：上手和远离你。如果我们从球上最靠近您身体核心的点开始，您会看到它在移动： 起来远离你， 然后回到中间但仍然远离你， 然后从中间进一步向下并回到你身边， 然后回到中间，朝向你， 于是它返回到它的初始位置。这种“低手”轮换是您可以做出的一种选择；相反，它会导致“上手”旋转。（如果你曾经参与过关于哪种方式是挂卫生纸卷的“正确”方式的争论，你就会认出这两种可视化。） 但这一次，当你照镜子时，发生了什么事？左右是一样的。上下是一样的。但是球？球的镜像版本似乎以正手方向旋转，而不是以反手方向旋转。 
这个例子让大多数人感到惊讶。当然，它显然关于垂直轴对称；如果你想沿着你的中心画一条假想的线，球绕着它的水平轴旋转，很明显你的左半身和右半身是完全对称的。与您在镜子中的倒影相同：左右看起来完全对称。 当然，您的镜子仍在用您的右手替换您的左手。你倒影的右手对应你的左手；你倒影的左手对应你的右手。从你的倒影的角度来看，他们的球和你的球在做同样的事情，从你自己的角度来看，向上远离他们的身体，然后向下远离，然后向下向，然后向上向，回到它的位置初始位置。 但是，如果他们从他们的角度看到他们的球在“下手”旋转，那么从他们的角度来看，您的球似乎在“上手”旋转。镜子似乎也在翻转那个球的旋转方向。 
如果我们足够聪明地识别它，那么这个例子中的镜子会发生什么，这是一个非常有力的线索。想象一下——在这个例子中我们可以想象任何我们喜欢的东西——绕水平轴旋转的球现在是透明的。我们要做的是在这个球上创建一个点，就在它的赤道上，我们可以跟踪它，就好像我们拿了一个永久性标记并在一个由透明玻璃制成的球上画了一个点。 现在，从我们在真实宇宙中的角度来看，我们将跟踪我们的点和出现在镜子中的点的位置。同时，从离我们身体最近的点开始，我们看到的是：
如您所见，左和右在此示例中完全没有作用。我们只是在看一个上下移动同时也前后移动的点。当真实点似乎向上移动时，镜像点似乎也向上移动。当真实点看起来向下移动时，镜像点看起来向下移动。这里没有上下翻转。 但是也没有左右翻转！ 如果你要用一个透明的玻璃球和一个画上的点来进行同样的实验，但将球绕着它的垂直轴而不是它的水平轴旋转，你会注意到：
很明显，有些事情正在发生，但也不是从左到右得到反映。 
然而，镜子确实是反射面。它们不会上下切换，但也不会左右切换。相反，镜子的作用是从后向前反射：第三（深度）维度！ 想一想当您照镜子时会发生什么。光——即使它是从房间其他地方反射到你身体的环境光——来自你的每一部分。没有从哪个角度看你是不可见的，因此光必须向各个方向向外辐射。 你能看到任何东西的唯一方法是光进入你的眼睛，就像照相机、望远镜或其他观察者能看到任何东西的唯一方法是光子（或光线）在特定位置与它相互作用：特定时间和地方。所以如果我们想知道你将看到什么以及你将在哪里看到它，你需要做的就是追踪光线：它们从你身体的任何部位发出，从镜子（遵守支配光学的物理定律），并在你的眼睛结束。根据光线传播的总距离和入射角度，您的眼睛和大脑会推断镜子中的“图像”所在位置。 
如果你的身体是部分透明的，让你可以看到倒影的身体内部，你会发现一切都从前到后翻转了。你的左手，当你举起它的时候，看起来你的指甲离你最近，你的手掌离你最远，你的拇指在右边，你的手指向上。这就是左手的样子。 但在镜子里，同一只手的指甲离你最远，手掌离你最近，拇指在右边，手指向上。如果你举起你的（真正的）右手，但你的手掌朝向你的脸，那正是你所看到的。镜子里：
但原因不是因为镜子从左到右翻转事物；而是因为镜子从左到右翻转事物。他们没有。相反，他们将事物前后颠倒，这就是对我们所见的解释。 
在物理学中，如果镜子中发生的事情与现实中发生的事情无法区分，则存在一种特殊类型的对称性：宇称对称性。大多数物理定律都尊重这种对称性，但并非全部。特别是，无论何时发生放射性衰变，都有违反这种对称性的风险，因为粒子有自旋、自旋轴和衰变方向，就像你的手有一个方向，你的手指卷曲和拇指指向的方向。右手和左手根本不同——就像手性分子彼此不同一样——具有衰变方向的旋转粒子也是如此。对于那些这样做的人来说，奇偶校验被违反了，就像一个右撇子的倒影看起来是左撇子一样。 镜子工作方式的非凡之处在于它们完全独立于观察者。如果我们的眼睛在垂直方向而不是水平方向分开，镜子仍然会从前到后反射。如果我们处于零重力状态，如果我们只有一只眼睛，如果我们是旋转对称的海星等等，它根本不会改变我们在镜子中看到的东西。唯一的区别是事物是从前到后反射的，这会改变出现在镜子中的一切事物的“惯用手”，无论我们如何去看待它。#头条创作挑战赛# |
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