照鏡子為什麼是左右顛倒而不是上下顛倒？

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人人都照鏡子，對鏡子總是使物體左右反轉習以為常。然而，你可知道藏在鏡子里的這個謎團，讓古往今來的許多大學者為之苦惱，至今尚無定論。

在洗臉、整理服裝和髮型時，人們經常要照鏡子。在這個矗立在我們身邊的鏡子里，竟然潛藏著讓很多人困惑的現象：面對著鏡子站立的人，他的姿勢與映在鏡子里的鏡像並不是完全一樣的。如果在鏡子前舉起你的右手，則映在鏡子里的你看上去像是舉起了左手，即實像與鏡像剛好是左右反轉。

或許你會那樣說：「鏡子使左右反轉不是理所當然的嗎？」可是，鏡子對上下又是如何處理的呢？鏡子不會把你的頭映在下，腳映在上邊。鏡子使物體左右反轉，卻不使物體上下反轉，這又該如何解釋呢？

鏡子反轉了前後，而不是左右！

為什麼鏡子使物體左右反轉，而不使物體上下反轉的問題，自古以來就被稱為「鏡像難題」。早在公元前360年左右，古希臘哲學家柏拉圖就試圖研究鏡子使物體左右反轉的原理。即使到了現代，像日本的朝永振一郎、美國的費曼這樣的諾貝爾獎獲得者，以及許多的物理學家、哲學家甚至心理學家，都嘗試著對這個問題進行解答。

最近，日本法政大學的吉村教授提出了自己的見解，他認為鏡像問題不僅涉及到鏡子的幾何光學性質，還涉及到人在看映在鏡子里的像時的心理作用，這是鏡像問題成為千古之謎的原因之一。

從物理學的角度看，鏡子形成像的機理是怎樣的呢？找一面鏡子垂直於地面放置，在鏡子前面依次放三個箭頭，箭頭的指向分別是向上、向右和向前。垂直鏡面，從鏡子外向鏡子里移動箭頭，我們將看到，向上和向右的箭頭的實像和虛像會重合在一起，箭頭與箭頭重合，箭尾與箭尾重合。可是，惟獨與鏡面垂直的向前的箭頭，實物和虛像方向反轉，箭頭和箭頭不能重合。

這樣看來，鏡子其實是把物體的前後反轉了。可是，為什麼我們感覺到的卻是左右方向的反轉呢？

心理原因鑽進鏡子

面對鏡子，舉起右手，這時映在鏡子里的自己舉起了哪只手呢？在這個場景中，自身和鏡像是面對面站立的，因此吉村教授認為，在照鏡子的人的頭腦里，會設想將自身的姿勢水平旋轉180度，繞了半圈後站在鏡像的位置，這個動作可以叫做「繞入」。這時比較一下舉的手，照鏡子的人會發現，經過繞入、站在鏡子旁的自己和鏡子里的像舉的手是相反的，繞入的自己依然舉右手，鏡像舉的卻是左手。正是在這個時刻，人猛然發覺，鏡子讓自己左右反轉了。

但是在前面已經說過，從光學角度講，鏡子其實是把實際的物體前後反轉後形成了像。可是鏡前的人要是把繞入的自身和鏡像比較，卻會發現，兩者前後是一致的，沒有變化；在上下方向上，鏡像也與實物一致，經過繞入後還是不變；只有左右方向，發生了改變。這樣看來，鏡子反轉人體左右方向的原因，其實是當我們把鏡像和實物進行比較時，有優先讓上下方向和前後方向保持一致，然後再去比較左右方向的傾向。這個傾向難道是心理上的作用？

吉村教授認為，人們所用的「左右」、「上下」、「前後」概念，其實都是定義而已。人在定義自己所在的空間坐標系的時候，對於上下和前後，以身體形態上的特徵作為標準。比如，人們定義頭的方向是上，背的方向是後。但是，由於人的外觀大體上具有兩側對稱的特點，因此在外觀上沒有區別左右的明顯特徵，所以吉村教授覺得，人們定義左右的過程，其實是利用了上下和前後的定義，左右只是一個相對的定義。這就是左右定義的特殊性，人們必須先確定好上下和前後方向，然後才去考慮左右的問題。在照鏡子的時候，本來是前後反轉，卻最後強加給了左右方向，於是，在人的眼中，鏡像和實物出現了左右反轉。

鏡像問題又惹麻煩

鏡像問題似乎解決了。但是，吉村教授關於鏡子又提出了一個有趣問題：人們看映在鏡子里的物體時，有時會感覺到左右反轉，有時卻感覺左右不反轉，為什麼會這樣呢？

我們照鏡子，就會感覺到左右發生了反轉；但是生活中也有感覺左右不反轉的事例，比如說汽車的後視鏡。假設你坐在車裡，有人騎摩托車試圖超越你的車，在後視鏡里，當你看到試圖從右側超越自己的摩托車時，真實的情況是，它的確是打算從右邊超越過去。在這個情形下，儘管我們看到了映在鏡子里的車後的像，但是卻不會產生左右反轉的感覺。如果將這個搞錯了，以為既然是鏡像，左右反轉，因此判斷摩托車是想從左邊超越自己，則十有八九會發生交通事故。

吉村認為，比較一下產生左右反轉感覺和不產生左右反轉感覺的兩種情況，我們會發現，對自古以來所提出的鏡像難題，即「為什麼只有左右反轉，而沒有上下反轉」的問題，有必要再進一步探討其中的奧秘。按照吉村教授的想法，鏡像問題應該改寫成如下形式：「人們在看映在鏡子里的像時，在什麼情況下感到左右反轉，在什麼情況下感覺不到左右反轉？」

反視鏡中的混亂世界

要深入研究鏡像問題，可以藉助反視鏡。

所謂反視鏡，是指戴上它後，看到的整個視野與平時恰好完全顛倒的眼鏡。由於顛倒有上下軸的反轉和左右軸的反轉兩種，所以反視鏡也分兩種：「上下反視鏡」和「左右反視鏡」，每一種反視鏡內均裝有稜鏡，通過稜鏡的一個面起到鏡子的作用，使整個視野反轉。

戴著上下反視鏡看前方，人們馬上會強烈地感覺不舒服。這是因為通常無可質疑的天在上地在下的景象突然顛倒過來。另一方面，如果戴上左右反視鏡，卻不會有彆扭的感覺。如果是第一次用這樣的鏡子看景色或人物時，一開始會感覺很尋常，就像看鏡子里出現的鏡像一樣。但是，正是這尋常之處，暗含著陷阱！

比如，戴著左右反視鏡穿越走廊。步行之時，如果看到左側的牆逐漸靠近自己，身體於是調整，把前進的路線向右邊偏。但是實際上，正在靠近的是右邊的牆，所以身體移動恰恰正在靠近牆而不是遠離牆，最後人將一頭撞到牆上。另一方面，戴著上下反視鏡卻不會引起如左右反視鏡這樣的混亂。這是因為難以忍受的彆扭感覺使腦子裡寫上了「這個映像是虛假」的意識，人的行動也會變得小心翼翼。

反視鏡的情況給人們研究鏡像問題提供了新的思路。

鏡像問題的答案

通常在面對周圍的物體時，我們是以自己身體作為坐標系來判斷它們的位置情況。如果看到自己頭的方向上的物體，就會判斷「那個東西在上面」；如果看到自己左手方向有個物體，則會判斷「那個東西在左邊」。

但是，戴著上下反視鏡時，這個身體坐標系就不好使了。這個時候，要判斷出看到的物體的準確位置和方向，就必須在頭腦中重新建立一個坐標系，把原來的上面轉換成下面，下面轉換成上面。對於上下反視鏡和左右反視鏡的世界，都是映在鏡子上的世界，我們的頭腦似乎會靈活地選擇適合自己視野的不同坐標系。

反視鏡的研究給「在什麼情況下感到左右反轉，在什麼情況下感覺不到左右反轉」的問題提供了啟示。吉村教授注意到，轉換的坐標系是解決鏡像問題的關鍵。

回到「映在後視鏡上的摩托車」的例子。在駕駛員的視野中，不管是鏡子內或鏡子外，都能看到延伸向前方和後方的道路，兩者的方向實際上是相反的。但是，由於道路一般都是左右對稱的，因此人很容易忽略前後道路的反轉感。這個時候，我們會下意識地在鏡子內外的世界裡使用同一個坐標系，所以在後視鏡的場景中，人對鏡中的像不產生左右反轉的感覺。

當人照鏡子的時候，卻是另一種情況。看到鏡子里的自己的像時，人會不由自主地把頭腳方向作為上下，腹背方向作為前後，這樣在鏡子里應用了一個坐標系，而且它與鏡子外的人體固有的坐標系不一樣。這個時候，鏡外的坐標系不是原封不動地納入鏡子里，而是通過繞入的方式，使鏡內的上下和前後與本身的坐標系重疊在一起，結果，左右反轉的感覺產生了。

根據上面的分析，吉村教授總結，當人們用共同的坐標系捕捉鏡子內外的世界時，不會產生左右反轉的感覺，例如後視鏡中摩托車的問題。而如果人們用不同的坐標系分別適用在鏡子內外的世界時，我們就會產生反轉的感覺。很顯然，鏡子的神秘有潛在的心理機制的作用。

通過對鏡像問題的研究，我們會發現，大腦意識是具有可塑性的，腦內生理上的機制可以根據後天情況加以改變，產生對後天情況的適應。通常，我們毫不懷疑地使用上下、前後、左右的概念生活著。但是，如果情況改變，我們的大腦能夠把過去的常識封鎖，重新塑造出另一套坐標系。總之，鏡子既平凡又神秘，它把我們的大腦引向無邊無際的深邃世界裡，而且，它就是我們身邊的一個神秘世界的入口，這是多麼地不可思議。

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