永无止尽的无限循环楼梯,叫做彭罗斯阶梯,在我国被称之为悬魂梯,也就是鬼吹灯中那个永远往下走的楼梯。
身在彭罗斯阶梯中,人们永远无法找到它的最高或最低点,也没有尽头,由英国著名数学物理学家、牛津大学数学系名誉教授彭罗斯(Roger Penrose)及其父亲提出。彭罗斯阶梯可以说是世界上有名的关于二维和三维空间的几何悖论。
彭罗斯阶梯在现实生活中是永远不可能存在的,实际上它是由我们的视觉系统瞬间意识地对一个二维图形的三维投射,形成的错视现象。虽然彭罗斯阶梯不可能在三维空间内存在,但只要放入更高阶的空间,彭罗斯阶梯就可以很容易的实现,如同莫比乌斯环、克莱因瓶。
此外,如果想要彭罗斯阶梯在现实中实现,那么必须依靠人的错觉(或者说感觉的误判)才能实现。
所需的条件:
1、“缓坡现象”和背景的光影效果:抵消人们视觉上的角度判断;
2、台阶“平面”小角度上扬:依靠小角度来抵消踝关节对于角度的判断,例如角度如果小于5度,人们是难以依靠踝关节的姿势(或者说“攀登感”)来判断它是否为水平的;
3、每个台阶必须兑现自己的落差,而不是几十个台阶来兑现一个台阶的落差;
缓坡现象原理:
当人们下一个陡坡(例如30度角)之后,再下一个中陡坡(例如只有15度),最后换到一个小陡坡(5度),由于对比效果,人们可能会认为在“上坡”,但是实际上却是在下坡。
这个现象在开车的时候,一些特殊山道可能会遇到,此时人们明明感觉在上坡,但空挡滑行却可能越来越快,甚至停车之后感觉车在向“上坡”方向滑行。
步行的时候这个现象通常会被
A.背景环境、
B.踝关节的姿势(或者说倾角)、
C.“攀登感”所纠正;
而构造彭罗斯阶梯(悬魂梯)的时候,可以避免上述三个纠正方式:
A.靠光影和背景来抵消环境的影响(例如墙壁上的图案本身也是歪斜的);
B.依靠小的倾角来抵消踝关节自身的角度判断(脚跟比脚尖高了10cm谁都能感觉到,但如果只有0.2cm,感觉就会很不明显,甚至完全无法发觉);
C.依靠“台阶运动”扭曲攀登感,长期的上坡或者下坡都会给自身带来比较明显的“费力”或者“省力”感,但如果只是几步的上下坡感觉就会很小,如果中间夹杂上上下台阶的动作,这个效应也会被剔除;
台阶“平面”小角度上扬
人体对于角度的感知是有不敏感区的,大角度(例如30度),仅仅是为了保持重心,我们站上去会有明显的感觉,但小角度却难以感知。
在没有其他判定依据的前提下,人们的潜意识会认为台阶的平面是“水平”的,但恰恰是这里进行了感觉欺骗。
5度的小倾角下,tan值约为0.09,也就是说如果台阶长度是220cm,就能靠5度的倾角上扬20cm。
使用1度的倾角上扬20cm也不过就是需要不到12米而已。
最终:
1、人们需要从一个大角度的斜坡“下到”(上到)悬魂梯区域内,以兑现缓坡效应
2、每个台阶高20cm,长度要达到5米以上,以不足5度的小角度上扬每一个台阶的尽头都与上一个台阶的尽头实际上保持水平
3、利用“光影效果”给出一个与台阶平面相同倾角的壁画,并且连绵不绝
4、台阶的“下落段”必须与下一个台阶保持垂直,也就是本来应该“竖直向下”的部分也存在偏角,让两个台阶保持垂直。
扩展资料:
克莱因瓶最初由德国几何学大家菲立克斯·克莱因提出的,在1882年,著名数学家菲立克斯·克莱因发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。
克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形,而球面或轮胎面是可定向的二维紧流形。如果观察克莱因瓶,有一点似乎令人困惑--克莱因瓶的瓶颈和瓶身是相交的,换句话说,瓶颈上的某些点和瓶壁上的某些点占据了三维空间中的同一个位置。但是事实却非如此。
事实上,克莱因瓶的瓶颈是穿过了第四维空间再和瓶底圈连起来的,并不穿过瓶壁。用扭结来打比方,如果把它看作平面上的曲线的话,那么它似乎自身相交,再一看似乎又断成了三截。但其实很容易明白,这个图形其实是三维空间中的曲线。它并不和自己相交,而是连续不断的一条曲线。
彭罗斯阶梯它本质上是在三维空间不可能出现的,它只有在更高一维度的空间才有可能出现的这种情况,这个彭罗斯阶梯简单的说就是人一直在走楼梯,但一直都是在原地踏步。一直都处在一个循环之中,而没有真正往上走。
这是怎么实现的呢?简单的说,它有点类似于在二维空间之中不可能出现的莫比乌斯环就是没有里面和外面的区别,怎么走它都是在外面怎么走,也都是在里面。怎么说都可以,在我们的三维世界之中,我们可以制作出莫比乌斯环,但是在三维世界之中,他有一个类似于莫比乌斯环的东西,叫做彭罗斯阶梯。这个阶梯它是采用4个顺时针方向的90度拐角所形成的一个阶梯的循环。
这个阶梯的循环就是说只要沿着这个阶梯去逆时针走,那最终人们走这个楼梯一直都是在往上走,然后一直都是往上面走的这个阶梯,却是一个循环,不可能走到更高的高度。这是为什么呢,因为这涉及到空间叠加的问题,在我们三维世界是不可能出现这样的产品的,在更高一维度的空间可以出现。因为人家已经可以把3维的世界叠加起来了,自然就能达到这样的效果,这只是一种理想之中存在的东西。
所以有很多人把这个阶梯也比作是现实之中鬼打墙的一种科学的解释,是人们误入某些更高维度的空间所出现的一种奇怪的现象,然后在一种巧合之下或者外部的干涉,或者是高维的空间生物的干涉,人们可以走出这样的空间,就回归到了正常的生活。但这种猜测其实没有绝对的科学意义并不清楚这个阶梯在更高维度的空间实现形式到底是怎样的,我们现在还不具备去实验这个东西的基础,通过设计图表现出来的也终究是不完整的,也是实现不了的。
引言:被誉为科学界鬼打墙的彭罗斯阶梯,其实从最直观的角度来看,罗斯阶梯是由4条首尾相连接的阶梯构成的,在这个阶梯当中,如果处于其中的话是没有办法看到楼梯的终点和起点的,因为阶梯始终处于向上或者向下的状态是永远走不到头的,一旦进入到彭罗斯阶梯当中,就跟进入到传说当中的鬼打墙状态当中是一样的,是永远无法走到终点,也无法出去的,从外部来看的话,想要破解彭罗斯阶梯其实是非常简单的,只要跳出阶梯就可以解决问题,但是一旦身处其中的话,是很容易被视觉蒙蔽双眼,无法找到真正的出路,其实彭罗斯阶梯也属于一种几何学的悖论,这是因为彭罗斯阶梯在三维空间当中并不存在,它只会存在于一些更高级的空间当中。
在现实当中尤其是在一些平面上去设置一些立体画的时候,从特定角度去看这些立体画会有一种错觉,会认为这些化纺服饰三维的,其实这些话只是在平面上设计出来,只不过在绘画的过程中通过一些手法对细节进行处理,让人的眼睛产生错觉,认为画是有立体的感觉,其实彭罗斯阶梯就是通过这样的手法来展现的,让人的眼睛产生错觉,从而以假乱真。
其实彭罗斯阶梯是不可以被造出来的,虽然彭罗斯阶梯听起来是比较简单的,就相当于在楼梯上做圆周运动,但是这种楼梯的建造在三维空间内是不可能真实存在的,只能通过模型来进行构造,而且俄罗斯阶梯是非常抽象的,要从空间的角度来实现,这一现象在现实当中是不可能存在的,但是在别的空间是很容易被制造出来的,当彭罗斯提出这个说法之后,很多研究者和科学家都尝试将彭罗斯阶梯都制造出来,但是都失败了。
最后尽管彭罗斯阶梯在现实当中是没有办法实现的,但是也是可以通过各种手段去模拟这种效果,不过想要真正达到这种效果的话,其实是很难实现的。
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。他不相信这是真的,继续往上走。一次有一条鱼掉落在了一个阶梯中,他不小心踩到了,停了一下,并没有理会那条鱼,仍然往上攀登着。
结果他在爬阶梯的途中又看到了他踩过的那条鱼,并且反复循环着这样的结果——不管他怎么努力的走,永远都在同一个位置打转…
这和现实中的“鬼打墙”如出一辙。“鬼打墙”就是人在晚上去郊外行走时,有时会被眼前的景物迷惑了,眼睛和大脑失去了修正辨别能力,以为自己是按方向走的,实际却一直在原地转圈。
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。视错觉构建的奇怪几何图形。无限循环的下楼或上楼。如果上一张图还不够明显,那么仔细看看这张图,就明白了。
1958年,英国著名数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)及其父亲遗传学家列昂尼德·彭罗斯,共同提出了这一有趣的视错觉几何图案。从此拉开了对视错觉几何图案的研究和创造。
作为一个几何形悖论,是因为它违背我们的几何常识和物理原理,在我们的三维世界中,无限循环的阶梯是不可能存在的,因为你必将到达一个最高点或者最低点,否则我们就将可以得到一个永动机。因为当物体从高处向低处运动时,是会放出能量的,而无限向下的阶梯自然意味着可以无限放能。
但是,彭罗斯阶梯在视觉上看起来又是那么的自然,这揭示了人类视觉系统运作的一些天生缺陷或者内部运作机制。通过巧妙的设置阶梯的长宽比,可以诱导人类视觉做出上坡或者下坡的感受,这是画彭罗斯阶梯的关键窍门。
楼梯相信大家都爬过,一般来说一层楼也就二十几个台阶的样子,五楼以内都很容易怕。但现在有电梯了,许多人都不愿意再爬楼梯。你知道世界上最长的直楼梯吗?在圣赫勒拿岛,有一个建于1829年的直楼梯,它非常的高,有699级台阶。
圣赫勒拿岛是属南大西洋中的一个火山岛,属于洲是非洲,所属国是英国。这座岛是拿破仑流放的地方,位置有些偏,但是岛上风景还是很不错的,还有一些值得一观的旅游景点。比如世界上最长的直楼梯,就是岛上比较有名的一处景点。
这座直楼梯非常的直,一共有699级台阶,相当于三、四十层楼高,是当地比较有名的经典。直楼梯始建于1829年,当时是用来运输货物的,现在已经成为一处景点。许多人徐去圣赫勒拿岛,都会去直楼梯那里体验一下,虽然有楼梯扶手,那高度也还是让许多人表示害怕。
对于胆大的人来说,这么高直的楼梯,是一个很不错的体验。但是对于恐高的人来说,这个楼梯非常让人恐惧。岛上的风景还是很不错的,爬上楼梯站在高处看风景,会有很不错的体验。如果有机会去圣赫勒拿岛,一定要去直楼梯上体验一下才行。
彭罗斯楼梯是一个几何悖论,一个四角的楼梯,不论是向上走还是向下走都永远没有尽头,当然这只是想象中的,在三维空间里是不可能存在的。《盗梦空间》中也出现过彭罗斯楼梯,无限循环其实是视觉上的错觉,永远无法找到最高的一点或者最低的一点
彭罗斯阶梯实际上是一种视觉欺骗,在二维图形上很容易欺骗人的视觉,在三维世界中不可能存在。
民间流传的“鬼打墙”,通常意义上说的是在夜晚迷路的一种情形,不停地行走,又回到起点,反复循环,仿佛是在转圈圈,让人感觉到很害怕;这种事情也偶尔发生在大白天的陌生地带。
这种事情在科学上是可以解释的,那就是人脑的左右前庭系统有微小的感知差异,没有目的的行走人是会转圈的。作为形容词“鬼打墙”,是说在一件事情上打转,不断重复循环。
彭罗斯阶梯是一个几何学上的著名悖论,和莱茵克瓶、莫比乌斯环等不可思议的东西齐名,指的是一个始终向上或向下,但可以无限循环的阶梯,看上去人一直在向上或向下,这个阶梯不可能有最高点或最低点,由英国数学家罗杰·彭罗斯和他父亲于1958年提出,并把这个作品发表在《英国心理学杂志》上。
彭罗斯阶梯可以被视为彭罗斯三角形的一个变体,在平面设计中违背了透视原理,让人形成一种光学错觉,从而感觉倒理所当然。
彭罗斯阶梯在现实中的应用,莫过于在2010年电影《盗梦空间》,盗梦小组成员亚瑟,用彭罗斯阶梯欺骗了一个追逐他的防御者。
人通过眼睛看到一个图案之后,会转化成一个信号给大脑解读,然后会赋予这些图案信息某种意义,而彭罗斯阶梯是在二维画面巧妙地设置一些长宽比,让视觉欺骗大脑,解读出是在一直向上或向下的感觉,同样的东西,在三维世界里面做出实物就能一眼看穿症结所在。
因为彭罗斯阶梯并不真实存在于这个世界,它只是假想出来的一个产物,那么所谓的彭罗斯阶梯永远都走不到尽头实际上也并不真实存在,也只是人们的想象而已。至少在我们生活的空间里面,彭罗斯阶梯是无法出现的。
彭罗斯阶梯,它是由英国的遗传学家列昂尼尔·S·彭罗斯和他的儿子数学家罗杰尔·彭罗斯两人一同提出来的,指的是一个只能向上或者只能向下的阶梯,在彭罗斯阶梯里面你永远都找不到最高点和最低点,它是一个无限的循环。
不过如果将彭罗斯阶梯放入更高维的空间里面就有可能可以实现,三维空间里面只有长宽高,这个限制了彭罗斯阶梯的出现,因为彭罗斯阶梯是没有绝对高度的,它只在一个水平面之中。
和彭罗斯阶梯相同的不存在于三维空间只存在于更高维空间产物的还有克莱因瓶,这是一个瓶口和瓶身相连的瓶子,它永远都无法被装满,所以它也仅仅只能存在于人们的思维里面,无法在现实中制作出来。
其实在许多的影视剧和艺术作品里面我们都能看到关于彭罗斯阶梯的应用。例如在《盗梦空间》里面男主为了展现梦境世界的奇特,他制造出了一个彭罗斯阶梯。《鬼吹灯》里面也有关于彭罗斯阶梯的解谜情节。
虽然真实的彭罗斯阶梯无法制作出来,但是我们可以制作出伪彭罗斯阶梯,通过欺骗人的感官来进行彭罗斯阶梯的制作,这个在理论上面是可行的,只需要将阶梯设置得宽一点并且具有一定的横向坡度,再加上一定的障碍物,就能够实现彭罗斯阶梯的效果。不过这只是虚假的彭罗斯阶梯,并非是只有一个方向真正的彭罗斯阶梯。
彭罗斯阶梯(Penrose stairs)是一个著名的代数学悖论。它是由视觉错觉所致使的一个无限循环的阶梯,并没有最高点都没有最低点,但却有爬楼梯和下楼的视觉觉得。做为一个平面构图悖论,是由于它违反大家的几何图形基本常识和物理原理,在人们的三维世界中,无限循环的阶梯是无法出现的,因为你终将抵达一个最高点或是最低点,不然大家就将可以获得一个永动发电机。
由于当物件从高空向往低健身运动时,是会释放动能的,而无尽向下的阶梯当然代表着可以无尽放会。可是,彭罗斯阶梯在视觉效果上看上去又是那样的当然,这揭露了人们视觉识别系统运行的一些与生俱来缺点或是内部结构运行体制。根据精妙的设定阶梯的宽高比,可以诱发人们视觉效果作出上坡起步或下坡路的体会,这也是画彭罗斯阶梯的重要小技巧。彭罗斯阶梯和克莱因瓶一样,都属于“不可能图形”。
它指的是那样的一种存有:如果你顺着阶梯向往上爬或向下走,在人们的理念中,只需够固执,你毫无疑问回家到一个最高点或是最低点。但在彭罗斯阶梯中,无论你是怎么往上面或向下爬,都不可能有关键,你反倒会在原地不动转,如同“鬼打墙”一样,找不着发展方向。
自然专家觉得彭罗斯阶梯基本原理是一种数字组合编号实体模型,是运用数据和感观及其参照来蒙蔽别人的一种状况,这一和小说鬼吹灯里边的悬魂梯很类似,听说在数千年前的周王朝就已经被看到而且应用,不清楚是真伪,可是彭罗斯阶梯基础理论确实十分吸引人,而鬼打墙好像可以用这一来表述。
“鬼”和“鬼打墙”两者完全不一样,前者属于迷信,后者是真实存在,一般来说“鬼打墙”都是出现在夜晚或者郊外,人往往会因为“鬼打墙”迷失方向,在古代一些术士会利用奇门八卦来算出一条“生门”。
其实在这种“生门”在科学界早就有了一种解释,将人或者某个生物的眼睛蒙上,你会发现不管他们怎么走都只是一个圆圈,简单来说,生物的运动本能是圆周运动,没有任何目标,生物之所有能够保持直线运动,是因为人的眼睛在修正路线,那么彭罗斯阶梯为什么走不出去呢?
彭罗斯阶梯,是一个著名的几何学悖论,这个理论是在1958年,由英国遗传学列昂尼尔·S·彭罗斯和他的数学家儿子罗杰尔·彭罗斯发明,就在他们提出这个理论之后,荷兰画家莫里茨·埃舍尔对此很感兴趣,他就在“攀高和下行”中充分利用了彭罗斯阶梯。
从直观的视觉来看,彭罗斯阶梯就是由四条首尾相连接阶梯构成,在这四条阶梯当中,你找不到最高的一点,也找不到最低的一点,它们可能始终都是向下或者向上,但永远都走不到头。
一旦走进彭罗斯阶梯就跟迷失在“鬼打墙”中一样,一次又一次地回到原本的位置,从直观的角度来看,破解彭罗斯阶梯很简单,只要跳出阶梯就行了,但是走在其中,只是视觉蒙蔽了自己,你根本不知道该往那里去破解。
彭罗斯阶梯之所以为几何学悖论,是因为彭罗斯阶梯在三维空间并不存在,它只会存在二维世界或者更高阶的空间当中,自从这个彭罗斯阶梯被提出后,也有不少的科学家试图去证实它的存在,但最终都失败了。
虽然难以证明彭罗斯阶梯在现实中存在,但是不少的影视作品都采用了彭罗斯阶梯的理论,由小李子主演的《盗梦空间》就出现了彭罗斯阶梯,《盗墓笔记》当中也使用了彭罗斯阶梯的原理。
既然“彭罗斯阶梯”不存在三维,但是“鬼打墙”是存在于现实的,上文也说了人都是呈现圆周运动,古代风水术士在“寻龙定穴”时,也会布置一些标志物,摆一个阵,人往往会依赖自己的视觉。
都说“耳听为虚,眼见为实”但是眼睛都被蒙骗了,人也就会迷失,这个灵异的“鬼打墙”在一定程度上,也是因为彭罗斯阶梯的原理。
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鬼吹灯中出现了很多怪异的事情,就像悬魂梯这样的诡异迷宫,似乎能够让人永远在一个地方打转,但是悬魂梯这样梯子真的存在吗?不禁让人怀疑,其实在现实中科学家们也是在研究悬魂梯,也就是彭罗斯阶梯,是一个著名的数学悖论,虽然在二维成立,但是在三维目前还是没办法做到的。 一、鬼吹灯悬魂梯其实是错觉 在盗墓笔记鬼吹灯中还存在很多神秘生物,比如尸蟞、鸡冠蛇等,看到鬼吹灯里面的悬魂梯,就感觉遇到了鬼打墙,确实,如果一个人在同一个地方一直打转,也会怀疑自己是遇到了鬼打墙,不过在现实中这样的事情也会存在吗?悬魂梯到底是怎么样的原理呢?在现实中,悬魂梯其实就叫彭罗斯阶梯,也加潘洛斯阶梯,一个著名的数学悖论,就如同莫比乌斯环、克莱因瓶这样的存在。 鬼吹灯中的悬魂梯一共有二十三层石阶,其设计原理已经失传千年,不过现在悬魂梯的设计原理已经被解开。点落差180cm,总长3600cm或7200cm或更长,反正是越长越好,A点为最高和最低点,要利用弯道,才能上升或下降不被人所察觉,梯道内墙壁或石壁的渲染要体现是走直线的,这一点很关键。 悬魂梯的外弧要都是一样的形状和角度,并可以设计出入口,迷惑入梯者用。假如有岔路,不论是分岔的还是汇合,那么那个月牙形标记不就要一分为二或二合为一了?那不就会发现同一台阶有两个标记?而且为了产生直线的错觉,偏移的弧度肯定很小(不像图中那么夸张),但是偏移弧度越小这两个月牙标记就势必离的越近,极容易被同时发现。 上一页 0 /2 下一页