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潘洛斯阶梯为何不管向上走还是向下走,最后都走不到尽头?
在现实世界里,人们一直相信眼见为实,但这个经亮羡验放到潘洛斯阶梯里,似乎不管用了,这种阶梯在人眼看来是一种一直向上走或者向下走,永远到不了尽头的阶梯。请看下图,它是一个无限循环的阶梯,4条阶梯4角相连,每条阶梯都给人向上或者向下的视觉,无论你走了多少圈,都会觉得永远向上或者永远向下走,无限循环,一直走不完。
在某影视剧中,主角一行人误入不可思议的"悬魂梯",悬魂梯每个台阶都有一个月牙形状的记号,每隔23个台阶就是一个循环,一旦踏上石阶,无论向上走还是向下跑,永远都走不到尽头,似乎是无穷无尽的,闭键银永生永世不得离开,据说这种循环梯的原理早在千年前就已经失传,很多科学家都对此都十分着迷,想要在现实生活中建造出一座真正的悬魂梯。
其实,这是一种叫做"潘洛斯阶梯"的不可能台阶,由英国数学家潘洛斯提出,它是一个有名的几何学悖论,这种阶梯以梯子的4个角为4个点,4条楼梯4角相连,从其中任意一点走上楼梯,最终都会回到原点,每条楼梯都是向上的,因此可以无限延伸发展。
美国罗切斯特理工学院曾经在一个网站发布了一个视频,视频前半部分上一个身穿绿衣服的女生准备逃课,却在楼梯间向上走的时候碰到了自己的导师,慌乱之下,她顺着原来的楼梯向下走,结果又碰到了自己的导师,导师还向女生招手;视频后半部分是一群学生手牵手,贴在楼梯内侧的墙上,一名男生顺着楼梯向下走,和贴在墙上的同学打依次地招呼,但走了一段时间后男生惊讶地发现第一个和自己打招呼的男同学又出现在自己面前,视频中所描述的正是潘洛斯阶梯,不过,这段视频是剪辑过的。
有些人认为这其实只是一种催眠手段,利轿宴用一些显而易见的标记来迷惑他人,比如某片中的月牙标记,但这并不是一个简单的记号就可以做到的,还需要墙壁的材质、台阶的形态、光线的明暗和幻影的配合,台阶上标记的月牙,其实不过是一个迷惑行人的陷阱,看似是一排直线,其实是一点点偏离了轨道,再加上打造石阶和墙壁的特殊吸光材料,可以创造出幽暗模糊的视觉效果,更产生一种诡异的恐怖感觉,这并不是片中故意渲染,而是真实存在的科学事件,一个悖论。
潘洛斯阶梯就是所谓的不可能图形,它是在现实世界中不可能存在的,只能存在于二维世界里,通过人类的视觉系统对二维图形进行三维投射而产生的光学错觉,它在现实中有许多有趣的运用,研究它可对人脑图像形成提供医学上的帮助,具有积极的研究意义,人们感知不可能图像的过程说明了知觉是人类对事物主动寻求解释的一个过程,人们总会赋予知觉一定的意义,并且利用语言文字的方式将它描述展示出来。
而人类在知觉的过程中,能够识别不可能图形。但凭借知觉经验所作的解释,显然是解释不清楚的,这种完全不符合事物本身特征、失真或者扭曲事实的知觉经验,我们称为错觉,潘洛斯阶梯正是知觉错觉的典型代表,类似的视觉错觉现象还有很多,比如著名的艾姆斯房间,就是利用错觉使得房间一侧的人和物体看起来比房间另一侧的人或物体小得多,这样的例子在我们生活中不胜枚举,需要我们不断发现和探索。
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