相對性,荷蘭藝術家 M.C. 埃舍爾 的石版畫作品,描繪了一個具有三個正交重力源的世界,人們在其中攀登和下降似乎向上和向下延伸的樓梯。這件令人不安的藝術品基於 施羅德階梯,這是一種二維歧義影像,以其同名 創作者 命名。儘管埃舍爾普及並擴充套件了施羅德的概念,但他將其保留在二維平面上。但是 施羅德階梯 是否可以在 3D 空間中存在?
2013 年 YouTube 上 影片 由當時的電影和動畫研究生 Michael Lacanilao 在紐約 羅切斯特理工學院 (RIT) 製作,展示了 RIT 的“真實版埃舍爾樓梯”。唉,這是一個聰明的 惡作劇。“非常明顯,現實世界中不存在任何違反物理定律的‘埃舍爾樓梯’,”事實核查網站 Snopes 解釋說。“該影片是透過使用欺騙性的攝像機角度、精心編輯和數字效果建立的把戲。”
雖然“埃舍爾樓梯”的真實例項仍然遙不可及,但日本明治大學數學家 杉原厚吉 的新錯覺,即 2020 年 年度最佳錯覺大賽 的獲勝者,可能已在我們的現實中儘可能接近它。
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杉原的“3D 施羅德階梯”表明,我們將 3D 物體解釋為我們視角的函式。上面的影像展示了從兩個不同但同時的視角(透過鏡子)看到的同一個樓梯。因此,在一個視角中,我們看到交通錐在樓梯的頂部,但在第二個視角中,錐體似乎在樓梯的底部。實際上,樓梯像檯球桌一樣平坦,但形狀恰到好處,具有數學精度,因此相同的繪製線交叉點從一個視點看起來是凹形的,但在其映象中是凸形的。因此,“樓梯”從一個角度來看是向下的,而從另一個角度來看是向上的。
杉原說,這種感知失調可能與我們的大腦偏愛矩形形狀“在無限多種可能的解釋中”有關。“大腦通常會嘗試將 [平面物體] 解釋為儘可能多矩形的物體,在這種情況下,它就是一個樓梯。”
杉原的版本將這種經典的 2D 錯覺帶入 3D 空間。請注意,紅色錐體如何在映象影像中從頂部臺階切換到底部臺階。實際上,3D 物體是基於由成角度的多邊形腿支撐的樓梯的平面圖。感知結果是從給定角度看到的上升樓梯,以及從不同角度看到的下降樓梯。圖片來源:杉原厚吉
