Почему зеркала изменяют лево на право, но не верх на низ?

Стоя перед зеркалом, вы заметите это сразу же. Надпись на вашей футболке будет задом наперед. Пробор на волосах переместился на другую сторону вашей головы в отражении. Родинка на вашем левом ухе смотрит на вас из зеркала с правой мочки уха.

Перед вами реверсивное (обратное) изображение: что было слева сейчас cправа, и наоборот. Но верх остается верхом, а низ низом – как будто зеркало умеет переключать лево и право, но не верх и низ.

Конечно же, это не так. Зеркало не «знает» ничего о вашем положении, оно просто отражает свет, который на него попадает. Тогда почему, когда отражаемый свет попадает на фоторецепторы ваших глаз, ваше изображение меняется слева направо?

Ответ короток: оно не меняется. На самом деле, вопрос, что делает горизонтальную ось такой особенной в контексте зеркала, сам по себе некорректен. Дело в том, что зеркало не отражает слева направо или сверху вниз, но оно отражает задом наперед. Другими словами, ваше зеркальное отражение не меняется местами, но инвертируется в третье измерение, как перчатка выворачивается наизнанку.

Вот эксперимент, который поможет проиллюстрировать концепцию реверсии задом наперед. Предположим, что вы способны сплющить свое тело до абсолютно плоского состояния. Представим, также, что ваше тело способно проходить сквозь себя не повредив ни единой ткани. Когда вы стоите слегка прижавшись кончиком носа к зеркалу, легко предположить, что изображение, которое вы видите, оглядываясь на себя – результат вас не зеркального. Поворачиваясь на 180 градусов и отходя назад через зеркало, вы оказываетесь в зазеркалье. Дело обстоит не так, это не тот случай.

В действительности, задняя часть не зеркального вас, спрессована в направлении зеркала. Как только ваша форма начала распластываться, передняя половина вашего тела (то есть все части вашего тела находящиеся за кончиком носа, но все еще спереди задней половины тела), задняя половина вашего тела и кончик носа все еще находятся в одной плоскости (то есть в плоскости, которое занимает зеркало). Затем ваша задняя половина начинает выдавливаться, продолжая свой путь через плоскость зеркала и проходя прямо через переднюю половину вашего тела, прежде, чем придать себе нормальную форму с другой стороны зеркала. Этот новый, вывернутый наизнанку вы, симметричен вам, но ваши два тела не могут наложиться друг на друга. В химии такие объекты называют «хиральными».

Вот еще один способ подумать об этом. Он стал популярным, благодаря физику Ричарду Фэйману. Стоя перед зеркалом, определите, в каком направлении вы смотрите. Ради эксперимента, давайте предположим, что вы обращены лицом на север. Направление на восток находится со стороны вашей правой руки, и в вашем отражение остается там же. Направление на запад - со стороны левой руки, и движения вашего отражения происходят в том же направлении. Это происходит потому, что оба эти направления лежат водной плоскостной параллели с зеркалом. Аналогично с точками вверху и внизу, ваше отражение поведет себя так же, производя движения в том же направлении.

Но самое малое отклонение от плоскостной параллели и эти выводы могут стать довольно шаткими. Помните, выше изображение реверсируются вдоль перпендикулярной оси зеркалу. Встаньте непосредственно перед зеркалом, так чтобы ваш палец был направлен на север. Ваше отражение сейчас направлено на вас, но не с севера, как ваш палец, а с юга.