被科学界誉为“鬼打墙”的彭罗斯阶梯是什么?

科学界誉为“⿁打墙”的彭罗斯阶梯是什么?
★弄潮科学优质科学领域创作者▼
△上图就是著名的彭罗斯阶梯。实验室分析天平
1958年,英国数学家罗杰·彭罗斯和他的遗传学家⽗亲列昂尼德·彭罗斯共同提出了彭罗斯阶梯:在⼀个永远向上或向下的阶梯上永远⾛不到头,这个阶梯⾥没有最⾼点或最低点。这是个三⾓形变体,是个⼏何学悖论。
彭罗斯阶梯⽆法在三维空间中存在,如果在⾼维时空中就变得很容易。在三维世界⾥,它就像莫⽐乌斯环和克莱因瓶⼀样复杂。
为什么说彭罗斯阶梯是科学界的“⿁打墙”?
曾有⼈做了⼀个动画,动画⾥的⼈⼀直都在上台阶,可他沿着那个阶梯⾛来⾛去还是在原地打转。
他不相信这是真的,继续往上⾛。⼀次有⼀条鱼 掉落在了⼀个阶梯中,他不⼩⼼踩到了,停了⼀下,
并没有理会那条鱼,仍然往上攀登着。
结果他在爬阶梯的途中⼜看到了他踩过的那条鱼,并且反复循环着这样的结果——不管他怎么努⼒的⾛,永远都在同⼀个位置打转…
这和现实中的“⿁打墙”如出⼀辙。“⿁打墙”就是⼈在晚上去郊外⾏⾛时,有时会被眼前的景物迷惑了,眼睛和⼤脑失去了修正辨别能⼒,以为⾃⼰是按⽅向⾛的,实际却⼀直在原地转圈。
里氏木霉
三国时的诸葛亮就善于此种阵法的布置,他利⽤著名⼋阵图就灭了曹操⼏⼗万⼈的⼤军;还有桃花岛
的黄药师就曾⽤⽯头和树桩摆设出⼀个迷魂阵,⼈⼀旦⾛进去,如果没有别⼈相助或懂得阵法,是永远也⾛不出来的。
★三思逍遥西南医科⼤学基础医学副教授科学问答专家▼
彭罗斯阶梯(Penrose stairs)是⼀个有名的⼏何学悖论。
它是由视错觉所导致的⼀个⽆限循环的阶梯,没有最⾼点也没有最低点,但却有上楼梯和下楼梯的视觉感觉。
△图⽰:视错觉构建的奇怪⼏何图形。⽆限循环的下楼或上楼。
△图⽰:如果上⼀张图还不够明显,那么仔细看看这张图,就明⽩了。
三通截止阀
1958年,英国著名数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)及其⽗亲遗传学家列昂尼德·彭罗斯,共同提出了这⼀有趣的视错觉⼏何图案。从此拉开了对视错觉⼏何图案的研究和创造。
作为⼀个⼏何形悖论,是因为它违背我们的⼏何常识和物理原理,在我们的三维世界中,⽆限循环的阶梯是不可能存在的,因为你必将到达⼀个最⾼点或者最低点,否则我们就将可以得到⼀个永动机。因为当物体从⾼处向低处运动时,是会放出能量的,⽽⽆限向下的阶梯⾃然意味着可以⽆限放能。哈特曼光阑
但是,彭罗斯阶梯在视觉上看起来⼜是那么的⾃然,这揭⽰了⼈类视觉系统运作的⼀些天⽣缺陷或者内部运作机制。通过巧妙的设置阶梯的长宽⽐,可以诱导⼈类视觉做出上坡或者下坡的感受,这是画彭罗斯阶梯的关键窍门。
△图⽰:如何绘制⼀个彭罗斯阶梯
加法器电路
△图⽰:如何绘制⼀个彭罗斯阶梯
甚⾄还有⼈在现实中创造了⼀个坑⼈的彭罗斯阶梯,当然还是依赖视错觉,只有在远⽅观看的⼈,才会产⽣这种视错觉。⾛在阶梯的上⼈可得⼩⼼。
△图⽰:注意这⾥有⼀个垂直落差。但在远⽅观看时,这个落差会被忽略。
在彭罗斯阶梯的基础上还发展出彭罗斯三⾓形
海洋浮标
△彭罗斯三⾓同样是利⽤视错觉,将⾼度差抹去,让⼈认为两个在三维空间上有垂直落差的边可以直接结合在⼀起,但这是不可能的。
彭罗斯阶梯视错觉产⽣的原因。
视错觉之所以会发⽣,是因为我们的⼤脑总是时刻在对从眼睛传⼊的视觉信息进⾏实时解读,解读的关键是意义,即⼤脑总是要给⾃⼰看到的图像辅以某种可以理解的意义,并将看到的图形分门别类,但是这些分门别类全都基于局部,这就会导致全局悖论。
实际上,在彭罗斯阶梯视错觉中,每⼀个阶梯单独看,都没有任何问题,即当我们在⼀个⼆维平⾯上去画⼀个阶梯时,我们都可以⽤四个阶梯中的任何⼀个去画。但把四个阶梯巧妙组合在⼀起时,却形成了循环下梯或循环上梯的视错觉。
△图⽰:著名艺术家埃舍尔创作了艺术版本的彭罗斯阶梯
著名艺术家埃舍尔在他绘制的彭罗斯阶梯中特地强调了这⼀点。当你观察上图时,就会明显看到⼀个⽭盾,在同⼀个阶梯上,有些⼈在上楼,但另⼀些⼈却在下楼,这当然很正常,但不正常的是,他们居然会相遇。
★⽆法超越的⾜迹中⼭⼴盛运动器材公司⼯程技术部职员▼
⿁打墙相信很多⼈都听说过,但是真正遇到的⼈却不多,⽽很多⼈听说的基本上是在⼩说⾥⾯还有⼀些流传的故事⾥⾯听说,真正很少有⼈会经历,⽽就算有⼈说⾃⼰经历了⿁打墙,也会有很多⼈会认为是瞎编的东西,很多⼈都会不相信这个东西的真实存在,但是这种东西真的不存在吗,未必吧!

本文发布于:2024-09-23 01:22:47,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/232874.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:阶梯   循环   视觉   没有   科学   眼睛   东西   存在
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议