千萬別盯著看！這個三角形居然會讓你懷疑眼睛？

彭羅斯三角能在現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)嗎？

眼前這個三角形看起來很普通，但你試圖用目光去追蹤它的每一條邊時就會陷入混亂，它就是彭羅斯三角。一個看似簡單卻能讓邏輯思維瞬間卡殼的神奇圖形，它背后究竟藏著怎樣的認(rèn)知陷阱？這玩意在現(xiàn)實(shí)中能造出來嗎？

彭羅斯三角也被稱為不可能圖形，由英國數(shù)學(xué)家羅杰·彭羅斯在1954年正式提出，但其實(shí)它的概念早在1934年就出現(xiàn)在瑞典藝術(shù)家奧斯卡·路特斯瓦德的畫作中。

這個圖形之所以令人困惑是因?yàn)樗诙S平面上看起來完全合理，但在我們的三維世界里永遠(yuǎn)無法用實(shí)物把它搭建出來。在正常三維空間里任何立體圖形的內(nèi)角和都得遵守歐拉公式。拿正方體來說，每個頂點(diǎn)的三個面夾角加起來是270度，可彭羅斯三角強(qiáng)行讓三個直角在一個頂點(diǎn)交匯，加起來足足270度，這在咱們的三維世界里根本不可能存在。就像你說你能用三根筷子拼出一個每個角都是直角的三角形，純屬天方夜譚。

那么我們的眼睛為什么會被欺騙？關(guān)鍵在于人類的視覺系統(tǒng)其實(shí)是一套高度自動化的腦補(bǔ)機(jī)制，它根據(jù)過去看過的所有東西總結(jié)出一套三維空間建模法則。當(dāng)我們觀察一個物體時，大腦會迫不及待地根據(jù)線條的走向、陰影的分布瞬間腦補(bǔ)出一個它認(rèn)為最合理的三維形狀。

而彭羅斯三角恰好利用了這個機(jī)制的漏洞，它提供的二維信息指向了一個三維中不存在的物體，讓大腦得出一個自相矛盾的結(jié)論。

那網(wǎng)上流傳的彭羅斯三角實(shí)物又是怎么回事？其實(shí)它們都是巧妙設(shè)計的視覺戲法。以澳大利亞東珀斯的著名雕塑為例，遠(yuǎn)看確實(shí)是標(biāo)準(zhǔn)的彭羅斯三角，但你只要換個角度就會發(fā)現(xiàn)那只是三個分開的長方體。設(shè)計師算好了角度，讓特定位置的觀眾產(chǎn)生它們連在一起的錯覺。

在同一年彭羅斯父子還提出了另一個經(jīng)典悖論：彭羅斯階梯。看過盜夢空間的朋友肯定有印象，亞瑟在酒店中沿著一段看似普通的樓梯奔跑，追兵緊隨其后卻始終無法追上他。這是因?yàn)檫@段樓梯其實(shí)是一個無限循環(huán)的視覺幻象，看似每一階都在上升或下降，走完一圈后卻會回到起點(diǎn)，始終維持在同一水平高度。

在這個階梯中既不存在最高點(diǎn)也沒有最低點(diǎn)，無論朝哪個方向行進(jìn)都仿佛陷入了一個永無止境的循環(huán)。像莫比烏斯環(huán)上的螞蟻無論如何爬行始終在同一個面上循環(huán)往復(fù)。歷史上不少人試圖建造現(xiàn)實(shí)中的彭羅斯階梯卻都以失敗告終。

2010年美國一位建筑愛好者花了3個月搭了個彭羅斯階梯模型，并拍視頻聲稱打破物理定律，結(jié)果被網(wǎng)友扒出破綻，他故意用了廣角鏡頭。樓梯其實(shí)有微小的高度差，只是鏡頭里看不出來。其實(shí)這背后的道理很簡單，三維世界里高度是個不可逆的物理量，上樓梯時重力勢能一直在增加，要回到起點(diǎn)必須降低勢能，也就是走下坡路。

但彭羅斯階梯偏偏設(shè)計成只增不減還能循環(huán)，就像把水燒開后水溫一直升高卻永遠(yuǎn)不沸騰，完全違背了能量守恒定律，所以彭羅斯樓梯永遠(yuǎn)不可能存在于現(xiàn)實(shí)世界。既然三維世界造不出來，那彭羅斯階梯會不會是某個更高維度的世界的投影？

物理學(xué)家霍金曾提過一個比方，如果把三維空間比作一張紙，咱們就是紙上的螞蟻，只能前后左右移動，而四維生物能把這張紙卷起來讓兩個端點(diǎn)重合，對咱們來說是循環(huán)的彭羅斯階梯可能只是四維物體在三維空間的一個投影。就像我們把三維正方體投影到二維平面時會看到面套面的奇怪圖形，四維生物看我們鉆研彭羅斯階梯可能也覺得不可思議。

其實(shí)這種理智與感知的拉鋸戰(zhàn)恰恰證明了人類認(rèn)知的精妙與復(fù)雜。我們所感知到的現(xiàn)實(shí)可能從來都不是世界的本來面目，而是我們的大腦根據(jù)有限信息為我們精心編織的一個故事。而彭羅斯三角就是這個故事里一個美麗又燒腦的bug。