为什么我们在镜子中看到的自己是左右颠倒,而不是上下颠倒?

瞻云,先让一部分知识有趣起来

镜子中的人,当然是可以上下颠倒的。

但显然,这并不是你想要的答案。

因为你发现,仅仅只有镜子水平放置的时候,人才会上下颠倒。

而任一放置的情况下,镜子里的你,看起来总是左右颠倒的。

你的左手在镜子里,总是右手。

右手在镜子里,总是左手:

甚至你往右歪头,镜子里也是往左歪头:

的确挺让人迷糊的。

我们再上一点点的难度。

图中的这个舞女,究竟是往左旋转的,还是往右旋转的呢?

现在你越来越困惑了是吗?

很好。

现在,让我们忘记左和右。

我们一起来做个实验。

现在你化身成了一只海星。

  • PS:相比起昆虫等节肢动物,你与海星的亲缘关系更近。

忘记了分辨左右的你,现在只会分辨东西南北和上下。

现在你就像派大星一样站立起来,并且双腿岔开,顺着纬度,横向东西方向。

于是你把你的五肢分别命名为:

上肢、东肢、西肢、东下肢、西下肢。

现在你去照镜子,当你用正面照(我们规定海星背部为正面)镜子时。

你会发现镜子中的自己,虽然前后相反了,但东肢依旧是东肢,西肢依旧是西肢,并没有发生互换。

但如果你把镜子扭转成南北方向,也即用你的侧面照镜子时。

咦~

你会惊讶的发现,镜子中的自己,东肢朝向西方,而西肢朝向了东方,东西颠倒了。

这时,你终于发现了照镜子,上下并非总是颠倒的秘密。

因为上下和东西南北一样,我们是以地球为参考系。

无论我们自身如何在地球上改变形态,都不会改变上下和东西南北的方位。

下方朝向大地,上方朝向星空。

北方朝向北极、南方朝向南极,东方与自传方向相同,西方与自传方向相反。

因为照镜子的过程,本质是光反射,使得物体和像是互为镜像关系。

镜子是平面的,当平面与地球某个方向相同(平行),这个方向没有光线反射,这个方位自然不发生倒置。

也即:

上下竖放的镜子,上下不颠倒。

东西横放的镜子,东西不颠倒。

南北纵放的镜子,南北不颠倒。

当镜子发生翻转,颠倒情况也会改变。

例如,竖放的镜子,逐渐向水平翻转时,会逐渐变成倒置过程。

有趣的镜像画,右图对原图再进行 180 度 + 镜像反转

而左和右,在照镜子的时候之所以总是会发生颠倒。

则是因为我们以自身为参考,而且是以手性为参考。

我们的左右手,符合典型的手性法则。

把双手伸出,朝前方进行拥抱,我们会发现:

顺时针朝向身体的是我们的左手,逆时针朝向身体的是我们的右手。

又或者,大拇指朝上时,我们手指顺时针握的是左手,逆时针握的是右手。

现在我们把这样的规则,也用在我们的头、脚。

现在我们忘了头和脚的名字。

伸出你的左手臂,我们以此为轴的方向。

我们从腹部观察,会发现,人卷腹时,上方是顺时针的,我们规定为左手性端,简称为左端。逆时针方向的下端,则规定为右手性端,简称为右端。

现在我们来照镜子。

我们会发现,人体上下方向的手性发生了翻转,原本头部为顺时针的左端,现在变成了逆时针的右端。而脚部则从右端变成了左端。

也即,镜子里的头和脚,或者说上和下,也和左右一样,其实是发生了手性翻转的。

其实不仅仅是上下左右,其实镜子中的任何方位都发生了手性翻转。

我们还是以海星来举例。

现在,我们再次忘记所有的上下左右定义。

我们以顺时针旋转的规则,命名海星有五个“手”为:

左一、左二、左三、左四、左五。

现在,我们让海星来照镜子。

镜子中的海星变成了逆时针,所有的左手,也全部变成了右手。

而对于辐射对称的动物或者物体来说,镜像自然可以在多个方向颠倒。

如果让水母照镜子,则可以在辐射对称的中轴线上,360°任何方向镜像颠倒:

所以,是否上下左右颠倒,并不是镜子的问题,而是我们的认知问题。

接下来,我们再来总结一下。

因为人是两侧对称的,左右手的特征非常接近,所以我们判断左右,是通过手性来判断的。

大家往往都有这样的经历,当列队猛然忘记左右的时候。我们想起左右的过程,都有一个方向指向的联想,这便是一个手性认知过程。

当左右手的手性相反后,我们就会理所当然的认为,镜子里的左手变成了右手,而右手变成了左手。

而我们辨认头和脚,是通过地球方位,或者直接的明显特征差异来判定。所以,即便镜子里的上下手性发生了颠倒,我们也不会认定,镜子中的上下发生了颠倒。

当你把一只手指向地面,且这只手还有特别的胎记。你用指向地面和胎记特征,来判断这一只手是幸运之手。那么镜子里的这只手,无论手性如何变化,它依旧是指向地面且有胎记的幸运之手。

所以,我们判断上下和左右的底层逻辑,是完全不同的。

接下来,我们再来解答,一开始我们抛出的舞女旋转问题。

不少的心理类型文章中声称,看到舞女逆时针旋转是左脑思维,顺时针选择是右脑思维。

很多人一会儿看着是顺时针,一会儿看着是逆时针,难道一会儿左脑一会儿右脑,或者左右脑思维错乱了?

其实,这张图本身就是既可以看做是往左旋转,也可以看作是往右旋转。

这叫做剪影视错觉(Silhouette Illusion) ,属于典型的多稳态知觉。

出现多稳态知觉时,人的知觉状态会在不同状态中切换。

这张动态舞女图,之所以会出现双稳态知觉的根本原因在于,这是一张没有任何深浅度的 2D 动态图,人的眼睛无法判断左右。

但作为人体的肢体动态图,人在潜意识会自动选一个方向判定左右。但由于没有深浅关系,就会出现一会儿判定左,一会儿判定成右的情况。

接下来再对比看看,两种不同左右深浅关系的动图:

你会发现——

当你看左图的时候,中间的舞女就顺时针旋转。当你看右图的时候,中间的舞女就逆时针旋转。

是不是颇为神奇?

其实你仔细去看,就会发现:

左边动图的舞女,左手是下垂的那一只手(标有红线),使舞女的旋转,有了顺时针的手性方向;

右边动图的舞女,左手却是抬起来的那一只手(标有红线),使舞女的旋转,有了逆时针的手性方向。

总的来说,无论照镜子颠倒问题的困惑,还是图像中舞女的视觉错觉,都源于人对左右(手性)的判断。

照镜子时,我们认为左右相反了,是因为手性发生了颠倒,而且左右手的高度相似,让我们忽略了它们的差异。舞女旋转问题,则是我们无法判断出固定的手性方向,没有能明确判断的深浅关系。

所以,这个问题的本质是个手性问题。