彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么？最好的解释是英国数学家的一幅画彭罗斯阶梯

文章图片

文章图片

文章图片
历史家的任务在于区别真实的和虚假的，确定的和不确定的，以及可疑的和不能够接受的。 ——歌德（德）
无论是在书籍中，还是在日常生活中，相信很多人都听说过“鬼打墙”的现象。鬼打墙，又称鬼砌墙、鬼挡墙，是一个人夜里出行时发生的迷路现象。一般情况下，鬼打墙都发生在人烟稀少的地方，当事人像着了“魔”似的在原地打转，仿佛走进迷宫一样，直到天亮时才能逃脱。
同样，在西方国家，鬼打墙的现象也时有发生，英国数学家罗杰·彭罗斯不信邪，经过不断研究，终于在1958年通过鬼打墙的现象，推导出彭罗斯阶梯理论。彭罗斯阶梯（PenroseLadder），一个几何悖论，指的是总是向上或向下，但永远走不到尽头的阶梯。你为什么不能走到最后？因为一个人永远找不到梯子上的最高点和最低点。
【彭罗斯阶梯|“鬼打墙”的原理是什么？最好的解释是英国数学家的一幅画】彭罗斯梯子是真的吗？科学家解释说，在三维空间中，彭罗斯阶梯并不存在，而我们之所以认为它存在，只是由于视觉上的误差。然而，一旦彭罗斯阶梯被放置在一个更高的空间，它是真实的。类似彭罗斯台阶原理的东西还有很多，莫比乌斯环就是其中之一，而且它诞生于1858年，不知比彭罗斯台阶早了多少年。
莫比乌斯环是一种只有一个面（曲面）和一个边界的拓扑结构。其实，大家都接触过莫比乌斯环，只要用纸胶带转半圈后，再将两端粘好，就可以轻松制作。不过，莫比乌斯环是一种在三维空间中很容易实现的结构，虽然存在一定的视觉误差，但它仍然比彭罗斯阶梯更接近生活。
彭罗斯楼梯的空间，直白地说，是视觉上不可能的空间，正式地说，是埃舍尔矛盾的空间。因为矛盾空间在三维世界中是不存在的，人眼看到的图案都是通过三维图像在二维平面中的表现特征，从而建立起一种视觉上的误导画面，认为空间存在于平面中，在三维世界中无法还原。简单地说，就是利用光与影的视觉感知，让人误以为平面图形是立体的三维形式。
鬼打墙也是如此，一般来说，生物运动的本质是圆周运动，在没有目标的情况下，如果人的眼睛被遮住，一直往前走，最后会走出一个大圆。人的两腿之间，有长度和力量的细微差别，就像彭罗斯的台阶，虽然看起来是上下行走，但实际上是在一个平面上行走。
人类之所以能走直线，是因为大脑通过眼睛不断校正方向，把差距控制在一定范围内，自然走出直线。对于遇到鬼碰壁的人，只要你给他一束光，他就会瞬间清醒。