又一个脑洞问题。为什么镜像左右相反，却没有上下颠倒？

这是个老问题。这个问题很多人都思考过。如果你想尝试回答，先不要看，自己先思考。当你仔细考虑后，将你的答案与这篇文章中的解释进行比较。也许我们可以“重合”。这个现象看似简单，其实很难解释。是的，镜子的反射面在各个方向都是一样的，没有理由区别对待“上下”和“左右”。如果我们把镜子在其平面上旋转90度，我们会得到同样的结果。不是镜子的问题，那就是我们自己的问题。例如，我们的眼睛是水平的。如果是垂直的，可能是上下颠倒的，左右是一样的。但是我不需要两只眼睛就能得到这个结果。闭上一只眼，情况还是一样。而且镜子里的“自己”是用相机拍的，还是左右，上下都一样。这怎么解释？事实上，你不需要镜子来获得上下左右相反的图像。只要把自己的一张“正面照”转到180度，就会上下颠倒，左右摇摆。但这张旋转后的照片并不是你在镜子里看到的图像；而且无论你怎么旋转照片，都无法得到镜子里的影像。改变这种情况只有一个办法，就是把照片翻过来，从反面看(比如看光)。如果你有一面靠窗的镜子，你可以站在镜子前，翻一张照片(最好是夫妻或者兄弟姐妹的照片)，看着窗外的光线，再看着镜子里照片的影像，你会发现他们是一模一样的(试试吧！)。所以镜子里的影像其实是一个倒影。但是转动需要转轴。比如照片的左边缘(即“上下”方向)作为旋转轴。“上下”与旋转轴平行，方向不会改变；而“左右”在转弯的过程中是相反的，因为它是垂直于旋转轴的。同理，如果我们以照片的下边缘为旋转轴，新照片会上下颠倒，但左右不会改变。所以，翻转后的照片和原图的区别在于，在一个方向反转，在垂直于这个方向的方向保持不变，两个方向都不会反转。所以我们在镜子里看到的是“左右”相反而“上下”不变，其实是正常现象。题目中的问题之所以混乱，是因为一个错误的推理，即既然镜子可以反过来“左右”，那就应该反过来“上下”。以照片左边缘为旋转轴转过来的照片和以照片下边缘为旋转轴转过来的照片，虽然一个“上下”方向不变，一个“左右”方向不变，但其实都是同一张照片，只是在照片平面上旋转了180度。这说明朝哪个方向变，朝哪个方向不变，完全是任意的，取决于我们主观上选择哪个方向。当你做上述实验时，你不记得你沿着哪个轴转动照片，但效果是一样的。印在报纸上的模板和贴在模板上没有被揭开的报纸也是互为镜像。我们可以在报纸的背面随意画一条直线，用木棍按住，然后从垂直于直线的方向提起报纸，直到到达这条直线。直线上的模板和报纸还是在一起的，方向自然不会变，但是通过揭盖(翻转)把垂直于直线的方向反过来。这个例子也说明，我们可以选择任何方向作为“常数”。同理，我们也可以证明，镜子中的“左右”方向也可以视为常数。你去找一个纸胶带，在上面画一个箭头，然后双手把这个纸胶带横在胸前，对着镜子。你可以看到镜子里的箭头和镜子外的箭头指向同一个方向(“左”或“右”)。而且无论你怎么转动箭头所指的方向，镜内和镜外箭头所指的方向始终是一致的。从几何学上讲，相互垂直的两个方向之间只能有两种空间关系。如果我们用字母A、B、C、D来表示上、下、左、右，那么它们之间的关系只能是以下两种关系之一:A A C-> D D & lt；——C B B图说明，如果A放在上面，B放在下面，左图中C到D在右边，右图中C到D在左边。无论你如何旋转这两个图形(注意，它们没有翻转)，它们都不能重叠，而是彼此的镜像。如果把右图转到180度，C到D的方向会是一样的，但是A和B的关系反过来了。所以，无论是从A到B的方向，还是从C到D的方向，都可以看作是不变的，但是一旦你选择了一个方向为“不变”，那么与之垂直的方向必然是反的。既然如此，为什么我们照镜子只会觉得左右相反，上下却是一样的呢？归根结底，这是因为重力。“上下”方向都有引力，总是指向下。“左右”方向没有固定方向性的力。这种情况产生了几个重要的后果。第一个后果是，我们走路时，“左右”随时变化，而“上下”不变。因为我们身体被“设计”的方式就是适应重力。只有始终保持身体与地面垂直，才不会有摔倒的危险。建筑也是如此。“墙歪了”“柱歪了”，都是要推倒的前兆。比萨斜塔因偏离垂直方向而成为世界名塔。但“左右”与重力无关，可以随意改变。所以当我们照镜子的时候，我们会本能地把“上下”看成不变的，“上下”的方向也确实可以看成不变的。人走路时水平方向变化，而身体始终保持垂直，即以“上下”为身体的旋转轴。当我们看着镜中的影像时，我们也会想象有另一个“人”先看着镜中的影像，然后转过来看着自己，将两者进行比较。他的旋转轴也在垂直方向。我们之前说过，当画面沿旋转轴翻转时，平行于轴的方向不变，所以我们自然会觉得“上下”不变。第二个后果是，地球表面的物体，无论是房屋、汽车、飞机还是动物(包括人类)，可以彼此相似，但绝对不同。也就是说，地球上的物体，如果有对称面或对称轴，总是在“上下”(垂直)方向，而不是“左右”(水平)方向。水平埋的圆管和垂直对称的挂在墙上的装饰品是少有的例外，都是人为的。人也一样。我们的身体是“左右”对称的，而“上下”没有对称性。所以当我们把“上下”视为常数时，镜像和正象的差别就很小了。而且，由于我们自己和周围物体的对称轴大多在垂直方向上，所以我们习惯于“垂直地”(即沿着自己的“上下”方向)看任何对称轴，这样才觉得舒服。虽然从几何学上讲，镜像和正象之间的任何方向都可以看作对称轴(注意是镜像和正象之间的对称轴，或者翻转轴，而不是我们自己身体的对称轴。想想印在报纸前面的模板和报纸的关系)，比如用“左右”方向作为对称轴。而“左右”方向的对称轴在自然界是不存在的，我们也不习惯，但总想把这个对称轴“转”到自己的上下方向。所以，当以“左右”方向为对称轴时，就相当于“横着”看人，或者自己“横着”看镜像。这样看出来的形象很别扭。第三个后果是，我们体内有一个以“上下”为参照的自我感觉系统，可以感知身体各个部位的位置和方向。所以人在镜子前化妆的时候(比如画眉毛的时候)，手可以快速准确的找到自己脸部的位置，轻松的往自己的方向移动(不然画眉毛就太难了)。对于我们感觉不到的物体，这种内在的帮助是不存在的。为了证明这一点，你可以试着用你的手指在镜子里触摸我们身体外面的一个点，比如我们身后墙上电源开关上的一个螺丝。你会发现很难做到这一点。你得上下左右调几次才能摸到。这说明我们很难判断镜子里身体感觉不到的物体的方向。这也说明，我们对自己身体的“上下”感受，其实也包括了我们内在的自我感受。所以镜子并没有区别对待“上下”和“左右”。正是地球上的引力造成了上述后果，让我们总觉得自己的镜像是同一个方向，而不是同一个方向。一个“简单”的现象背后隐藏着那么多道理。上述镜像之间的几何关系在分子结构中具有重要意义。例如，一个碳原子可以连接四个其他原子(或原子团)。如果连接的四个原子(或原子团)互不相同，相当于上面的A、B、C、D，就会形成两个化合物，成为彼此的镜像。这种化合物可以改变光波(即电磁波)的振动方向，因此被称为“旋光性化合物”。彼此的两个镜像也分别被称为“左手”和“右手”化合物。比如我们体内构成蛋白质的氨基酸都是左旋的，而我们体内的葡萄糖都是右旋的。如果我们吃了它们的镜像化合物，我们的身体就不能利用它们，尽管它们是如此的接近。在现实生活中，我们也可以找到运用镜像关系的例子。举个例子，如果你正在路上开车，一辆救护车开在你后面，让你让路。为了让你马上知道后面的车是救护车，让你尽快让开，人们在救护车前面写上“救护车”二字。但是你看后面的车，看到的是救护车的镜像，里面的字是反的。为了让你看到正面的字，救护车前面的字是倒着写的。