一道智力题想象你在镜子前,请问,为什么镜子中的影像可以颠倒左右,却不能颠倒上下?

Question

一道智力题
想象你在镜子前,请问,为什么镜子中的影像可以颠倒左右,却不能颠倒上下?

Answer 1

先要指出,这是一个纯粹的科学问题,而不是什么脑筋急转弯.我被问到这道题后,想了一段时间没有答案,于是在网上搜了一下,发现答案真是五花八门,但真正讲清讲透的却一个都没有.有的装出一副不容辩驳的样子,两句话了事,也许是我理解能力太差,完全不知所云；有的一看就是循环论证,毫无说服力可言.看来只能靠自己思考了,但这道看似简单的题目实则挑战了人的正常思维,在和 xjmanu进行了时间跨度长达4天的讨论后才得到了一个令人信服的答案.虽然在最根本的原因上,仍然不能确定,但应该已经可以比较完美的解释这个问题了.
在看下面的解释之前,没有仔细想过这道题目的朋友应该花上30分钟思考一下,这可以极大地考验你的逻辑思维能力,以说明这么多年的数学训练和科学知识的确改变了你的思维方式,你已经有了一颗科学的头脑.这里再提一下,期间xjmanu和我甚至在食堂吃饭的时候都在讨论,我甚至可以感觉到旁人投来的奇怪的目光,而我们还不停地说着“镜子里的人”、“到镜子里去”.
下面言归正传,开始正式解释这道题目.
首先,解释一下题目里的“颠倒左右”.所谓的颠倒左右,其实是人以身体的对称轴（或垂直于双目连线且平行于身体的线,两者看似只是换了一个说法,其实可以导出不同的终极原因,下面会详细说）为轴,将自己旋转180度到镜子里面去,发现自己的右手到了左边,左眼到了右边,于是感到了左右颠倒,而上下没有颠倒.这就是正常人的思维,也是题目里误导性的一点,如果跟着题目的指向,根本不可能解答出这道题目.
问题的根本就在于旋转轴,为什么要以垂直轴来旋转,让我们看看以垂直于上面那根轴的轴来旋转会发生什么.可以看出,自己的头到了脚,脚到了头,上下颠倒了!但右手仍然在右边,左眼也仍然在左边,左右并没有颠倒!
也就是说,我们所谓的“颠倒”,其实只是主观上以不同轴作中心旋转的后考察到的结果,从上面的论述过程也可以看到,根本没有涉及镜子中由于光学原因产生的像,题目中提到的“镜子中的像”根本与本题无关,一切都是由人主观上虚构出来的旋转后的“人”引起的!请不要尝试用反射定理解释这个问题,虽然我开始也这么想,但这不是问题的关键!如果还不理解,可以重新看图1,人的左脸上有一颗痣,旋转后镜子里的人上的痣和镜子中像上的痣并不是重合的,也就是说,在判断“颠倒左右”时,人根本没有从像的角度看,而是从另一个假想的旋转后的“人”看,却还以为自己是在从像的角度看!事实上,如果真的从像的角度看问题,那左右和上下都没有颠倒,因为世界是右手系,而镜中世界是左手系（关于左手系右手系的概念,大家可以查一下资料,在这里就不多说了,上面已经说过那个像和本问题无关）.
下面就是讨论为什么所有人都会按照图1那样来旋转,而不是像图2那样.这是一个根本性的问题,也是一个极难以回答的问题,甚至可以说,一个已经具有正常意识的人根本不可能回答这样一个问题.对于为何使用图1中的轴,我和xjmanu考虑了如下一些的可能性：
1.以身体的对称轴这种说法.这种看法认为,人之所以会这样想,是由于人体本身是左右对称的.但上面那个痣的例子说明,哪怕人体并不对称,也不会影响人这种思维,这又如何解释呢?
2.垂直于双目连线这种说法.这种看法认为,这种思维的产生与人体是否对称无关,只与双目的连线有关.由于一切视觉都由眼睛感知,是否就可以认为眼睛的位置有着一种决定性的作用?
3.重力的方向这种说法.这种看法认为,由于人长期生活在重力环境下,使人的意识与重力产生了不可分割的紧密联系,于是会不自觉地以重力的方向作为一种基准.但人躺下后看镜子仍然会有“颠倒左右”的感觉,似乎又意味着和重力无关,还是意味着一切由重力引起,但由于人身体的方向与重力总是相同,从而使人逐渐从以重力为标准转向以人体本身为标准?
究竟是由以上哪个原因引起,还是由其他某个原因引起,还是由几个原因组合引起.这是一个难以回答的问题.我们设想需要这样一个实验：将一个刚刚出生的、还没有任何意识的婴儿放入一个无重力环境下、上下左右前后都对称的正方形箱子,经过一段时间的养成后,让他看镜子后作出判断,并说明原因.这也许是一个解决的办法吧,不过可行吗?