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“鬼打墙”是什么原理?英国数学家的一幅画,便是最好的解释

图文:来源网络

编辑:婴宁

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,在西方国家也有鬼打墙现象的发生,英国数学家罗杰·彭罗斯不信邪,经过不断研究之后,终于在1958年通过鬼打墙现象,衍生出了彭罗斯阶梯理论。彭罗斯阶梯,属于一个几何学悖论,指的是一个始终向上或向下,但却永远走不到头的阶梯。为何走不到头?因为在阶梯之上,人们永远无法找到最高点或最低点。

彭罗斯阶梯是否真实存在?科学家解释,在三维空间内,彭罗斯阶梯是不存在的,我们之所以会认为它存在,只是因为视觉误差的关系。可是,一旦将彭罗斯阶梯放在更高阶的空间,它便是真实存在的。与彭罗斯阶梯原理相似的事物有很多,莫比乌斯环便是其中之一,而且它在1858年就诞生了,不知比彭罗斯阶梯早了多少年。

莫比乌斯环是一种拓扑学结构,它只有一个面(表面),和一个边界。实际上,大家都接触过莫比乌斯环,只要用一个纸带旋转半圈后,再把两端粘上,便可以轻而易举地制作出来。不过,莫比乌斯环却是个可以在三维空间轻易实现的结构,虽有一定的视觉误差,但还是要比彭罗斯阶梯更贴近生活一点。

彭罗斯阶梯构成的空间,说得脱俗一点,就是视觉不可能空间,官方一点,便是埃舍尔的矛盾空间。由于矛盾空间在三维世界是不存在的,人类肉眼见到的图案,都是通过三维图像在二维平面的表现特征,从而建立起来的视觉误导性图片,那种空间之存在于平面之中,无法在三维世界还原。简单来说,它利用了视觉对光影的感知,使人错误地认为平面图形是三维的立体形态。

鬼打墙亦是如此,一般来说,生物运动的本质是圆周运动,在没有目标的前提下,如果将人的双眼遮住,一直往前走,最后定会走出一个大圆圈。人类双腿之间,是有细微的长短和力量差距的,和彭罗斯阶梯的台阶一样,尽管看起来似乎在不断走上去,走下来,实际上只是在平面上行走。

人类之所以会走直线,只是因为大脑在透过眼睛不断修正方向,将差距控制在一定范围内,自然会走出直线。对那些遭遇鬼打墙的人来说,你只要给他打一束光,他便会瞬间清醒。

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