为什么镜子左右翻转而不是上下翻转？

当照镜子时，你可能已经注意到你所看到的一切都是翻转的。当你举起左手时，你的图像会举起右手。当你用右眼眨眼时，反射的左眼会向后眨眼。如果你写一条信息并举起它，你会看到你的倒影举起了相同的符号，但一切都向后出现，甚至是单个字母本身。似乎你在镜子中看到的所有东西都左右颠倒了。但是，由于某种原因，上下似乎并没有逆转。你的镜面反射仍然脚在地上，天花板在上面，镜像上的所有字母都没有倒置，而是保持右侧朝上。
为什么会这样呢？不仅仅是人类经历过这种情况：无论你是海星、昆虫、水母、长尾小鹦鹉还是猫——无论是在太空、地球上还是在宇宙的其他任何地方——你仍然会看到同样的东西。当你看着安装在任何墙壁上的镜子时，它们似乎都左右颠倒，但不是上下颠倒。这根本不是你镜子的缺陷;这是反射在基本层面上如何工作的结果。

在镜像中反射文本时，每个字母和字母顺序都相反。如果文本可以在现实和镜像中双向阅读，则称为镜像歧义词。
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你必须认识到的第一件事是，我们的环境在这里没有什么特别之处。就镜子和反射而言，没有什么了不起的：
我们人类的眼睛，
我们的地球，
我们基于引力的上下方向，
或光的本质，
这对结果有任何影响。
我们可以打开或关闭重力;我们可以以任何角度旋转自己，甚至可以绕任何轴旋转 45°、90° 或 180°;我们可以给自己额外的眼睛或感官;我们可以以我们喜欢的任何配置重新排列我们周围的物体。尽管如此，尽管进行了任何修改，我们仍然会看到向上保持向上，向下保持向下，并且镜子中的所有内容看起来都好像左右切换了。
说明这一点的最好例子之一是考虑镜子中旋转的球，并从两个角度考虑它：一个是围绕其垂直轴旋转的球，就像熟练运动员手指上的篮球，另一个是围绕其水平轴旋转的球。

从Harlem Globetrotter TNT Lister的角度来看，平衡的旋转篮球似乎从她的左向右旋转：与球被转移到手指上的孩子相同，或逆时针旋转。如果这张照片是拍摄的 TNT Lister的镜面反射，球似乎在向相反的从右向左（顺时针）方向旋转。
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当您绕其垂直轴旋转球时，您可以考虑有两种方法可以做到这一点。或者，如果你从上面“向下”看这个球，你会发现它似乎是顺时针旋转的，从前到右到后，从左到前，或者逆时针，方向完全相反。
如果球顺时针旋转，你可以用左手建模。如果你拿起左手，竖起大拇指，你会发现你的手指顺时针方向蜷曲。顺时针旋转的球遵循完全相同的方向。
但是现在，看看镜子里的球——和你的左手——的倒影。如果你再次“向下”看那个球，从上面，你会看到它是逆时针旋转的。如果你顺着球上离你最近的点开始，你会看到它向右和向后移动，远离你，然后远离并回到中心，然后越来越近，向左，然后越来越近，回到中心。这种逆时针运动可以用你自己的右手来描述，它显示了镜子如何再次出现左右交换，同时保持上下方向不变。

水平旋转的篮球（左）及其镜面反射。不仅篮球的文本看起来从左到右翻转，而且篮球的旋转现在与同一水平轴相反。尽管镜子不能完全上下翻转，但它们也不会完全左右翻转。
学分：E. 西格尔
如果我们切换到绕其水平轴旋转球呢？镜子如何处理？
想象一下，你把球举在你面前，这样它就夹在你的两个食指之间，食指指向对方。对于如何旋转它，我们再次有两种选择，所以让我们选择一个：过手和远离你。如果我们从最靠近你身体核心的球点开始，你会看到它移动：
向上和远离你，
然后向中间退去，但仍然远离你，
然后从中间进一步向下，回到你身边，
然后向中间和你倒退，
然后它返回到其初始位置。这种“卑鄙”的轮换是你可以做出的一个选择;相反，它将导致“过手”轮换。（如果你曾经参与过关于哪种方式是悬挂卫生纸卷的“正确”方式的争论，你会认出这两个可视化。
但这一次，当你照镜子时，发生了什么？左边和右边是一样的。上下是一样的。但是球呢？球的镜像版本似乎不是以下手旋转旋转，而是以过手方向旋转。

如果照片中的女人朝镜子移动，她的球将从相机的角度逆时针旋转，而她的球的镜像将显示为顺时针旋转。如果你在球移动时追踪球上的任何假想点，你就能准确地追踪出镜子中物体的运动与现实世界中的物体有何不同。
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这个例子让大多数人感到惊讶。当然，它显然是对称的垂直轴;如果你沿着你的中心画一条假想的线，球绕其水平轴旋转，很明显，你的左半部分和右半部分是完全对称的。与镜子中的倒影相同：左边和右边看起来完全对称。
当然，你的镜子仍然用右边代替你的左边。反射的右手对应于左手;反射的左手对应于右手。从你的倒影的角度来看，他们的球正在做与你的球从你自己的角度相同的事情，向上移动并远离他们的身体，然后向下和离开，然后向下和向，然后向上和朝向，回到它最初的位置。
但是，如果他们从他们的角度看到他们的球“下手”旋转，你的球似乎从他们的角度“过手”旋转。镜子似乎也在翻转那个球的旋转方向。

当球绕水平轴旋转时，它的反射也会旋转。然而，无论你选择哪种视角，都会有一些东西被翻转，这取决于你检查的是实际物体还是镜像反射：什么更近或更远，或者朝你移动或远离你。
学分：E. 西格尔
从这个例子中，有一个非常有力的线索来说明镜子发生了什么，如果我们足够聪明的话。想象一下——在这个例子中，我们可以想象任何我们喜欢的东西——绕其水平轴旋转的球现在是透明的。我们要做的是在这个球上创建一个点，沿着它的赤道，我们可以跟踪，就好像我们拿了一个永久性标记，在一个由透明玻璃制成的球上画了一个点。
现在，从我们在真实宇宙中的角度来看，我们将跟踪我们的点和出现在镜子中的点的位置。同时，从最靠近我们自己身体的点开始，我们看到的是：
真正的点开始离我们最近，离镜子最远，所以镜像的点从我们的角度开始离我们最远，
然后真正的点上升起来，离我们越来越远，但离镜子更近，而镜像的点上升起来，离我们越来越近，
然后，在达到其最大高度后，真正的点下降，同时到达离我们最远但最靠近镜子的点，而镜像的点同样下降，同时到达离我们最近的点，
然后真正的点在下降时开始靠近我们，离镜子越来越远，而镜像的点继续下降并远离我们，
然后真正的点，在达到其最小高度后，再次上升，离我们越来越近（离镜子越来越远），直到它回到原来的位置，而镜像的点也类似地上升，离我们越来越远，离镜子越来越远，直到它也回到原来的位置。

介子，一种复合粒子，在衰变之前绕其轴旋转。当介子衰变时，它们沿着特定的轴和特定的方向发射电子。某些介子是右撇子的：如果你向介子旋转的方向弯曲手指，电子将优先向右拇指指向的方向发射。然而，镜子中的宇宙拥有与我们相反的“手性”。
学分：E. Siegel/Beyond the Galaxy
如您所见，左和右在这个例子中绝对没有作用。我们只是在看一个上下移动的点，同时也向前和向后移动。当真正的点似乎向上移动时，镜像的点似乎向上移动。当实际点似乎向下移动时，镜像的点似乎向下移动。这里没有上下翻转。
但是也没有左右翻转！
如果你要用一个透明的玻璃球和一个画点执行同样的实验，但围绕它的垂直轴而不是水平轴旋转球，你会注意到：
当你的点向左移动时，镜像的点向左移动，
当你的点移回中心时，镜像的点移动到中心，
当你的点向右移动时，镜像的点向右移动，
当您的点返回到中心时，镜像的点也会返回到中心。
显然，有些事情正在发生，但也不是从左到右得到反映。

我们通常会在镜子中看到从左到右反射的文本，因为这些镜子安装在垂直表面上。如果我们在水平表面上安装一面镜子，例如在“消防出口”标志上方，我们会看到文本从上到下而不是从左到右反射。但是，镜子实际上不会上下或左右反射;你看到的取决于他们的方向。
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然而，镜子确实是反射表面。他们不会上下切换，但也不会左右切换。相反，镜子的作用是它们从后到前反射：第三个（深度）维度！
想想当你看着镜子里的自己时会发生什么。光——即使它是从房间其他地方反射从你身体反射的环境光——来自你的每一个部位。没有看不见的视角，因此光线必须向各个方向向外辐射。
你可以看到任何东西的唯一方法是光线进入你的眼睛，就像相机、望远镜或其他观察者可以看到任何东西的唯一方式是光子（或光线）在特定位置与它相互作用：特定的时间和地点。因此，如果我们想知道你将要看到什么以及你将在哪里看到它，你需要做的就是追踪光线：它们从你身体的任何部位发射出来，从镜子反射（遵守控制光学的物理定律），最后到达你的眼睛。根据光传播的总距离和它进入的角度，这就是你的眼睛和大脑推断镜子中“图像”的地方。

当你看着镜子里的倒影时，你会看到你们的两侧彼此颠倒。当你举起左手时，镜子里的倒影举起了他们的右手。当你眨眼时，你的倒影会眨眼他们的左眼。当你把东西移得离你更远时，你的反射会在镜子的另一边把那个物体移近你。光学是其中的原因。
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如果你的身体是部分透明的，让你可以看到反射的身体内部，你会发现一切都是从前到后翻转的。你的左手，当你举起它时，看起来好像你的指甲离你更近，你的手掌离你最远，你的拇指在右边，你的手指指向上方。这就是左手的样子。
但在镜子里，那只手的指甲离你最远，它的手掌离你最近，它的拇指在右边，它的手指指向上方。如果你举起（真正的）右手，但手掌朝向你的脸，你会看到的正是这样。在镜子里：
左手变成右手，
写作被翻转为“镜像”写作，
顺时针旋转的物体似乎逆时针旋转，
反之亦然。
但原因不是因为镜子从左到右翻转;他们没有。相反，他们把事情从前到后颠倒过来，这就是我们看到的解释。

此图像中的文字与镜子中的文字显示方式相同。然而，这不是这里显示的文本的反映，而是透明表面的另一面：你从后面而不是从前面看到文字。镜子不会上下或左右翻转，而是前后翻转，其余部分的安装方式决定了其余部分。
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在物理学中，如果镜子中发生的事情与现实中发生的事情无法区分，则存在一种特殊类型的对称性：奇偶对称性。大多数物理定律都尊重这种对称性，但不是全部。特别是，每当你发生放射性衰变时，你就有可能违反这种对称性，因为粒子有一个自旋、一个自旋轴和一个衰变方向，就像你的手有一个手指卷曲的方向和一个拇指指向的方向一样。右手和左手是根本不同的——就像手性分子彼此不同一样——具有衰变方向的旋转粒子也是如此。对于那些这样做的人来说，平等性被违反了，就像右撇子的反射似乎是左撇子一样。
镜子工作方式的非凡之处在于它们完全独立于观察者。如果我们的眼睛在垂直方向而不是水平方向上分开，镜子仍然会从前到后反射。如果我们处于零重力状态，如果我们只有一只眼睛，如果我们是旋转对称的海星等等，它根本不会改变我们在镜子中看到的东西。唯一的区别是事物是从前到后反射的，这改变了镜子中出现的一切的“手性”，无论我们如何看待它。