找到啦!通往諾貝爾獎的「階梯」 | 正經玩

2021-02-07 中科院物理所

就在前幾天

萬眾矚目的諾貝爾物理學獎揭曉

其中一半授予了羅傑·彭羅斯

以表彰其給出的黑洞形成的證明

並成為廣義相對論的有力證據

== 猛戳這裡閱讀解讀文章✔ == 


而彭羅斯還提出過一個廣為人知的幾何悖論

——彭羅斯階梯

今天就讓我們來「一睹芳容」




所標杯、泡沫塊、馬克筆、尺子、刀


首先用馬克筆

在方形泡沫塊的一面

描出四邊的階梯位置



然後描出階梯的斜邊



然後就可以開始切啦

注意用刀安全!!!

小朋友請在大人陪同下做實驗



最後再描一下邊

爬不完的階梯就誕生啦~



什麼?沒有這麼大的泡沫塊?

只好讓魔方強行營業一次啦~



原理解說



以你們聰明的小腦瓜一定發現了其中的玄機:


每個階梯以輕微的角度向下傾斜,所以即使四邊形的一邊看起來升高了三臺階梯,實際上初末位置仍處於同一水平線。


為何這種圖案非常逼真,讓人第一眼看上去並沒有什麼異樣,仔細想來才覺得不太對勁?



我們會誤解彭羅斯階梯,是因為圖片是二維的,我們需要藉助一些線條和遮擋來表示透視關係。在特定角度,將三維中不在同一平面的直線重合在一起,就可以形成這種奇妙的效果。

 

讀者:什麼?居然欺騙我感情,賠錢!


請讀者們穩定情緒,請保安同志攔住衝上來要打人的那位!



不是小編不想做,而是彭羅斯階梯在三維中是不可能實現的


讀者:什麼?難道在高維中存在這樣的階梯嗎?


沒錯!的確是這樣的!不僅僅是彭羅斯階梯,很多被人們(其實就是小編本人)曾誤解為僅僅是視錯把戲的圖片,如莫比烏斯環、克萊因瓶等,在高維中都是可以實現的。正如二維世界的紙片人無法想像三維的世界那樣,我們也無法想像出高維世界的具體樣子。在數學、物理領域內,有科學家通過弦理論證明了彭羅斯階梯的存在性。




彭羅斯階梯就是這樣一個神奇的存在:你感覺自己一直在向前走,卻一次次回到原來的位置;感覺自己在向上攀登,卻始終停留在一個水平高度。正像我們的生活一樣,扎心了老鐵。



NO.223 音叉不僅能用來調音,還能用來 | 正經玩


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對於 本期實驗 的投稿

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