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给孩子最好的科学教育

小朋友大朋友，你每天照镜子的时候，有没有曾经想过这样一个问题？

为什么镜子里的我是左右颠倒的呢？

比如，假设东方不败右脸上有一颗痣，那么他在镜子里的倒影，看起来是在左脸上有一颗痣。

（东方不败右脸上的痣，看起来跑到了左脸上）

为什么我们在镜子里的倒影不是上下颠倒，而是左右颠倒的呢？

（为什么照镜子的时候不是上下颠倒的呢？）

在回答这个问题以前，我们先做一个小小的思想实验。

假设在遥远的三体星上住着一种三体星人。这种三体星人为了行动方便，所以最终进化成了一种类似轮胎的圆形，就像下面这张图一样。

(4个F仅用来区分上下左右，不是三体星人的一部分)

假设对于他们来说，往地面的方向也是“下”，往天上也是“上”，而他们的“左”和“右”也和我们一样。

那么问题来了，如果这样的三体星人去照镜子，他们看到的自己，是“左右”颠倒，还是“上下”颠倒的呢？

(镜子里的我到底怎么了啊啊啊啊)

先别急着给答案。

如果三体星人按照“上下”的垂直轴将自己旋转180度，那么三体星人就是“左右”颠倒的。

（图A：和按垂直轴旋转180度后的图像相比，镜像左右颠倒了）

同理，如果三体星人按照“左右”的水平轴“BIU”一下将自己旋转180度，那么三体星人就是“上下”颠倒的。

（图A：和按水平轴旋转180度后的图像相比，镜像上下颠倒了）

所以三体星人可以说，他们是“上下”颠倒的；也可以说，他们是“左右”颠倒的，是不是？

(好像有什么不对)

三体星人怎么可以既上下颠倒，又左右颠倒呢?为什么人不能上下颠倒呢？

其实你注意到没有，三体星人既是上下对称的，也是左右对称的，所以他的镜像既可以上下颠倒，也可以左右颠倒，取决于他想怎么旋转了。

（长成海星这样，是怎样对称呢？）

而人类是左右对称的，所以你会直觉地认为，人的镜像是左右颠倒的。其实人的镜像也可以是上下颠倒的。

（你会直觉地用垂直轴旋转自己。用垂直轴旋转的话，你的镜像看上去是左右颠倒的。）

其实，如果你用“左右”这个水平轴旋转180度的话，你就会发现，其实你的镜像也被镜子上下颠倒了。这和三体星人遇到的情况没有任何差别。

（如果你用水平轴把自己旋转180度的话，会发现你和你的镜像其实是上下颠倒的。所以，到底是上下颠倒，还是左右颠倒，取决于你用什么轴进行旋转）

如果你把镜子垫在脚底下，你也可以发现，你“上下”颠倒了。

（踩在镜子上，你就“上下”颠倒了）

那么，镜子到底是怎样颠倒镜子前面的物体的呢？它总不可能又上下，又左右颠倒吧？

镜子又没有大脑，哪知道什么上下左右呢？它也不可能去随便挑一个轴来旋转你，对不对？

(你和你的倒影，到镜面的距离是一样的，所以你是被前后颠倒了)

镜子颠倒的，其实是你到镜子表面的距离。换句话说，镜子是把你相对于镜子的“前后”颠倒了。

（还不懂？看看这张图，前后颠倒的道理是不是很清楚？）

也就是说，镜子并没有选择任何一根“轴”把你转了180度，而是直接把你前后翻了一下。下面这个来自《终结者》的小动画可以帮助你理解这个原理。

七君的镜像：七君，你说的我好像有点明白了...

七君：你明白什么了？

七君的镜像：你胖成球之后，终于懂得了世界的许多真理...

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参考资料：ma, Wikipedia等

图片来源：wikipedia, Guillaume Riesen, imgflip, popsugar, pinterest等