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被誉为科学界的“鬼打墙”的彭罗斯阶梯是什么?

日期:2023-4-80 次浏览

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彭罗斯阶梯(Penrose stairs)是一个有名的几何学悖论。

它是由视错觉所导致的一个无限循环的阶梯,没有最高点也没有最低点,但却有上楼梯和下楼梯的视觉感觉。

图示:视错觉构建的奇怪几何图形。无限循环的下楼或上楼。

图示:如果上一张图还不够明显,那么仔细看看这张图,就明白了。

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彭罗斯阶梯和克莱因瓶一样,都属于“不可能图形”。

它指的是这样的一种存在:当你沿着阶梯向上爬或向下走,在我们的概念中,只要够执着,你肯定回来到一个最高点或者最低点。

但在彭罗斯阶梯中,无论你是怎么往上或往下爬,都不会有重点,你反而会在原地打转转,就像“鬼打墙”一样,找不到出路。

这怎么可能呢?

在三维世界中,这当然是不可能的,即便可能,也是建筑师利用视觉的错觉,让你产生了类似的感受。

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鬼打墙相信很多人都听说过,但是真正遇到的人却不多,而很多人听说的基本上是在小说里面还有一些流传的故事里面听说,真正很少有人会经历,而就算有人说自己经历了鬼打墙,也会有很多人会认为是瞎编的东西,很多人都会不相信这个东西的真实存在,但是这种东西真的不存在吗,未必吧!

生活在农村的人绝大多数都听过鬼打墙,一般都是发生在夜晚的野外偏僻之处,而这种情况的出现基本上都会被人以鬼怪在作怪,但是这种是否跟鬼怪有关先不说,只是这种鬼打墙是一种在特殊的环境下形成的能让人迷失方向在原地打转的怪异现象,有的人说白天为什么不出现,只是晚上出现,会不会是人自己因为心理恐惧产生的一种视觉上面的幻觉导致的。

鬼打墙的神秘之处在于能让一个人的视觉上面产生错误的判断,让人在一定范围内原地打转,当然用鬼神的说法来看就是鬼神蒙蔽人的眼睛让人产生错觉,有说法认为这是鬼神在捉弄人,而正常听说鬼打墙事件的发生基本上都只是让人迷失方向,而很少听说遇到鬼打墙受到直接威胁和伤害的。

而在民间的说法破解鬼打墙除了等待天亮之外,剩下的就是有人呼唤和接应,用现在人的话来说就是借助外在的力量来解决,当然还有用火或者骂脏话以及撒尿的方式来破解,综合来说就是用外在的因素和一些特殊的方法来克服自己内心的恐惧,幻象自己就破解了,所以有人说鬼打墙其实就是自己内心产生恐惧后产生的幻觉,意思就是自己吓唬自己自己把自己清惜的思维困住。

但是这种现象并不是没有科学根据,像鬼打墙这种现象其实也可以用科学的方式去解读的,或者用小说的形式来说就是陷入阵法里面了,而科学的解释就是彭罗斯阶梯理论,彭罗斯阶梯是非常著名的数学勃论,也是被称为不可能走完的理论阶梯,更被称为现实中不可能出现的阶梯,而现在的解释是利用长度和宽度形成的小小落差使人在感知上面产生错觉的一种高度差低于坡度的现象,使人产生一种一直在进行一种形式的运动的假象。

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彭罗斯阶梯被认为是彭罗斯三角的一个变题,属于几何学悖论,和莫比乌斯带、克莱因瓶比较相似。

图:彭罗斯阶梯

图:彭罗斯三角

这种结构呈现出的是一种无限循环、无限延伸的概念,彭罗斯阶梯从二维纸面上来看是一个闭环的无限上升(下降)的几何体,但实际上这只是视觉误差而已。

图:被遮挡的角度换一个角度后我们发现所谓的彭罗斯阶梯并非是闭环的,而是因为角度欢迎忽略了一段高度差。

在小说《鬼吹灯》里就出现了这样的桥段,大体上就是相同的道理。如果从纸面上来看你无论朝哪个方向去走永运都走不到头,一直在爬楼梯无限循环,这种情况就被称为“鬼打墙”。但实际情况不可能出现这样的结构,或者是在三维空间里不可能存在。

比较类似的如克莱因瓶,这只是三维空间中的一种类似表达,实际上克莱因瓶内部不该有交集的。

看来我们被自己的眼睛欺骗了!

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上图就是著名的彭罗斯阶梯。

1958年,英国数学家罗杰·彭罗斯和他的遗传学家父亲列昂尼德·彭罗斯共同提出了彭罗斯阶梯:在一个永远向上或向下的阶梯上永远走不到头,这个阶梯里没有最高点或最低点。这是个三角形变体,是个几何学悖论。

彭罗斯阶梯无法在三维空间中存在,如果在高维时空中就变得很容易。在三维世界里,它就像莫比乌斯环和克莱因瓶一样复杂。

为什么说彭罗斯阶梯是科学界的“鬼打墙”?

曾有人做了一个动画,动画里的人一直都在上台阶,可他沿着那个阶梯走来走去还是在原地打转。

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彭罗斯阶梯就是下面这张图中描述的这样。

大家有没有发现这张图有什么诡异的地方吗?相信眼尖的朋友一眼就看出来了。阶梯左上角的那两个人看上去是在沿着阶梯往下走。但是奇怪的是他们一直是在往下走怎么又会回到了原来的地方呢?这是一个无限的死循环,就像传说中的“鬼打墙”一样。这就是诡异的彭罗斯阶梯。

彭罗斯阶梯是一个有名的几何学悖论,指的是一个始终向上或者始终向下但却永远走不到透的阶梯。我们在这上面永远也找不到最高的一点或者是最低的一点。

很明显,彭罗斯阶梯在现实当中是不可能存在的。我们是无法制造出来的。和彭罗斯阶梯类似的还有莫比乌斯环以及克莱因瓶。这是都是现实当中造不出来的东西。

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答复:这是伪科学。图形根本画的不对,台阶并不意味着坡度的大小和高低。

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说了是人类视觉出了问题,视觉缺陷。现实中没有

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现实中建一个看看!

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彭罗斯阶梯其实是视觉问题,根本不存在的!其实说白了就是一个锯齿状的环!台阶的竖着的面是直立的,而所谓的平面其实是向下斜的!