2009-05-13

镜子中的东西左右颠倒这种事情居然也会让那么多人迷惑

镜子放在哪个方向上,像就在哪个方向颠倒。放在上或下就上下颠倒,放在左或右就左右颠倒,放在前或后就前后颠倒。不同意这一点的回家自己动脑子去。

空间一个物体沿任何一个方向经过一次颠倒而得到的所有颠倒的像,都可以通过旋转而相互叠合。所以所谓的左右颠倒、前后颠倒、上下颠倒这几个说法根本就没有区别,只不过后二者听起来比较别扭而已。因为人体左右对称程度最高,而上下和前后就不是很对称,所以左右颠倒最容易引起我们自己的困惑,如果不做一点破坏左右对称性的动作,就不容易看出自己的左右被颠倒了。镜子放在正前方,引起的颠倒本来是前后颠倒,但“前后颠倒”跟“向后转”然后再“左右颠倒”完全是一个效果,所以说左右颠倒也没错。所以根本就没必要说“左右颠倒”,简单的说“颠倒”就够了,因为所有的不同方向的颠倒之间只差个旋转。

对称性当然是个大问题,但这个镜子问题却是个蠢问题。不要因为在科普文章里面看到了对称性,就以为这种镜子对称问题在科学中也是个大问题,它只不过是有关对称性的一个小小的引导问题罢了。

在群论的语言中,三维空间中反射和旋转都是O(3)群的元素,单纯的旋转构成了O(3)的子群SO(3)。O(3)中不属于SO(3)的元素,都是带有反射的转动,任何两个带有反射的转动x0和x1(不属于SO(3)),都可以通过某个纯转动r(属于SO(3))相互联系:x1 = r·x0。也就是说,随便在哪个方向上的反射,都可以通过另外一个方向上的反射跟随一个旋转而得到。