從屏幕上看到的車輪為何像倒轉？
在電影、電視上看車輪旋轉的時候，你一定不能連續地看見那些輪輻，而要間隔一定的時間才能看到它們一次。因為電影、電視的圖像是不連續的。在生理結構上，只要我們看到的畫面幀率高於每秒10~12幀時，我們的眼睛就會無法分辨靜止的畫面與動態畫面，會認為這是連貫的動作。而電影是每秒24幀，也就是每秒鐘里閃過24張畫面，而電視則是每秒25幀，換句話說，每隔零點零幾秒，你的視線就會因為畫面的切換被隔斷一次。
這種錯覺，正是存在於這段隔斷的時間裡。這裡面有三種可能的情況，讓我們逐個來研究：
第一種可能的情況是，在視線被隔斷的時間裡，車輪剛好來得及轉完整數的圈數。這時候車輪的那些輻條在畫面上的位置同它們在前一張畫面上的位置完全相同。假設汽車的速度不變的話，在下一個同樣的時間間隔里，車輪又會轉過整數的圈數，於是輪輻的位置還是同以前一樣。我們所看到的輪輻自始至終都在同一種位置上，因此會產生車輪不轉的錯覺。
第二種可能的情況是，車輪在每一個時間間隔里，不但來得及轉完整數的圈數，並且還能在這基礎上再轉過小半圈。看到這種變換著的畫面的時候，我們的眼睛不會想到這裡還有整數的圈數，而只看見車輪轉多了的這一小部分，於是在我們看來，車輪就像是在慢慢地轉，每次只轉動一圈的一小部分，看上去慢極了。
第三種可能的情況是，在兩次攝影的時間間隔里，車輪來不及轉完整一圈，離一整圈還差一小部分；又或者轉得太快，在轉完整數圈後還能再轉多一個大半圈。在這時候在我們看來，任何一條輪輻看來都好像在朝著相反的方向轉了。這種錯覺將會一直持續下去，直到車輪改變它的旋轉速度為止。
在資訊理論中，這種現象其實是「混疊」的一種表現形式。當我們對連續信號進行等間隔採樣時，如果不能滿足採樣定理，採樣後信號的頻率就會重疊，即高於採樣頻率一半的頻率成分將被重建成低於採樣頻率一半的信號。這種頻譜的重疊導致的失真稱為混疊，而重建出來的信號稱為原信號的混疊替身，因為這兩個信號有同樣的樣本值。我們看到的車輪不轉，甚至向後轉的奇妙現象，就是車輪與攝像機採樣這兩種信號重疊之後產生的混疊。
為了避免這種混疊的現象，美國電信工程師奈奎斯特在1928年提出了採樣定理，又稱為奈奎斯特定理。奈奎斯特定理說明採樣頻率與信號頻譜之間的關係，是連續信號離散化的基本依據。它指出在進行模擬/數字信號的轉換過程中，當採樣頻率fs.max大於信號中最高頻率fmax的2倍時，採樣之後的數字信號將會完整地保留原始信號中的信息，一般實際應用中保證採樣頻率為信號最高頻率的2.56~4倍之間。
也就是說，如果我們採用頻率更高的高速攝像機來採樣，並且以同樣的高幀率進行播放的話，車輪倒轉的現象將會被消除。當然由於經濟上的原因，我們很少會用這樣的頂級設備去拍攝或播放一部普通的電影，但奈奎斯特提出的這個定理所衍生出來的理論卻在我們生活其他方面得到了應用，如音樂信號的降噪，視頻信號的抗鋸齒處理等。這依舊在讓我們的生活更加美好。
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