这是明天你球读者群里一个球友提出的问题。没找到能解释得既清楚又简明的回答,我们就自己写了个^_^。
撰文撖静宜
编辑丁家琦
要回答这个问题,首先要认清楚我们看见的是哪些。
回顾一下平面镜成像原理
(对自己的高中数学知识有信心的读者请跳过)
生活中使用的穿衣镜是一种典型的平面镜,我们可以看见穿衣镜中的“自己”依赖于平面镜对光线的反射。由物体任意发射的两条光线由平面镜反射射入双眼,人眼则沿着这两条光线的反向延长线听到了两条线的交点,即我们在平面镜中看见的“像”。像与物体的连线跟镜面垂直,它们到镜面的距离相等,如右图:
箭头所指的一端为A点,另一端为B点,所成的像A’点还是在箭头所指的方向,B’点在另一端。等等,A’点和A点、B’点和B点明明坐落同两侧啊,为何左右就颠倒了呢?
再想想当你伸开右手时,为何会认为镜中的人伸开的是左手:当你判定他/她伸开的是哪只手时,你得首先把自己代入他/她的视角……等等,问题可能出在这儿——
“左右”的定义
你会发觉,当你转换视角时,“上下”的方向是不变的,但“左右”的方向变了。这说明,虽然我们常说“上下左右”平面镜成像特点的实验原理,但“上下”和“左右”的地位并不相同。“上下”有较为稳定的参照物——天空和大地,但“左右”就须要跟其他方向一起确定。想确定左右,你必须先晓得自己的朝向平面镜成像特点的实验原理,也就是“前后”:例如在课堂上老师说“坐在右边的那位朋友”,在你的视角似乎是坐在左边。所谓“左右”,正是由“上下”和“前后”共同决定的(学数学的人会跟你说“叉乘”,不过我们在这儿不说这么多)。等等,平面镜成像,“前后”……
真正颠倒的是哪些?
回想先前中数学作业里作的图,你会发觉,虽然平面镜真正颠倒的方向是“前后”。把你和穿衣镜都放在固定座标系(即东西南北上下)高考虑,假定你本来朝北,镜中的你是不是朝南?只是“前后”的相对概念与我们自身结合得太紧密(“前”就是双眼朝向的地方嘛),以至于我们忽视了这个“显而易见”的事实。
为此,摆在你面前的平面镜没有改变“上下”(由于它与“上下”的方向平行,顺便说一句,假如你把穿衣镜置于天花板上,它能够颠倒上下了),但颠倒了“前后”(由于它与你的“前后”方向垂直),因而也颠倒了由“上下”和“前后”共同决定的“左右”。
还有些好玩的
并不是所有东西在与它垂直的穿衣镜里就会反向。
假如我们以如下的形式定义旋转:
考虑一辆左右颜色不对称的车辆(如图),车轮的旋转方向在与其垂直的穿衣镜中就没有颠倒,而是完全相同:
化学学管带方向的量叫矢量,在与它垂直的穿衣镜中方向颠倒的矢量(如位移、速度等我们常见的矢量)叫真矢量,而像前面提及的这些,在与它垂直的穿衣镜中方向不变的矢量叫赝矢量(-,你可以理解成假矢量或伪矢量)。磁感应硬度B就是一个典型的赝矢量。
认为好玩吗?可以去学习一下电动热学。好多关于对称性的规律,都是化学学家正在竭力探求的最根本的大自然的定理。
参考资料:
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