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找到啦!通往诺贝尔奖的“阶梯” | 正经玩

米老猫&GUOmazing 中科院物理所 2023-07-28

就在前几天

万众瞩目的诺贝尔物理学奖揭晓

其中一半授予了罗杰·彭罗斯

以表彰其给出的黑洞形成的证明

并成为广义相对论的有力证据

== 猛戳这里阅读解读文章✔ == 


而彭罗斯还提出过一个广为人知的几何悖论

——彭罗斯阶梯

今天就让我们来“一睹芳容”




实验器材


所标杯、泡沫块、马克笔、尺子、刀

实验过程




首先用马克笔

在方形泡沫块的一面

描出四边的阶梯位置



然后描出阶梯的斜边



然后就可以开始切啦

注意用刀安全!!!

小朋友请在大人陪同下做实验



最后再描一下边

爬不完的阶梯就诞生啦~



什么?没有这么大的泡沫块?

只好让魔方强行营业一次啦~



原理解说







以你们聪明的小脑瓜一定发现了其中的玄机:


每个阶梯以轻微的角度向下倾斜,所以即使四边形的一边看起来升高了三台阶梯,实际上初末位置仍处于同一水平线。


为何这种图案非常逼真,让人第一眼看上去并没有什么异样,仔细想来才觉得不太对劲?



我们会误解彭罗斯阶梯,是因为图片是二维的,我们需要借助一些线条和遮挡来表示透视关系。在特定角度,将三维中不在同一平面的直线重合在一起,就可以形成这种奇妙的效果。

 

读者:什么?居然欺骗我感情,赔钱!


请读者们稳定情绪,请保安同志拦住冲上来要打人的那位!



不是小编不想做,而是彭罗斯阶梯在三维中是不可能实现的


读者:什么?难道在高维中存在这样的阶梯吗?


没错!的确是这样的!不仅仅是彭罗斯阶梯,很多被人们(其实就是小编本人)曾误解为仅仅是视错把戏的图片,如莫比乌斯环克莱因瓶等,在高维中都是可以实现的。正如二维世界的纸片人无法想象三维的世界那样,我们也无法想象出高维世界的具体样子。在数学、物理领域内,有科学家通过弦理论证明了彭罗斯阶梯的存在性。




彭罗斯阶梯就是这样一个神奇的存在:你感觉自己一直在向前走,却一次次回到原来的位置;感觉自己在向上攀登,却始终停留在一个水平高度。正像我们的生活一样,扎心了老铁。



上期回顾

NO.223 音叉不仅能用来调音,还能用来..... | 正经

01.Anne的实验分享如下:


02.Charon‍的实验分享如下:


03.解国玺的实验分享如下:


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投票时间于10月14日零点截止

票数前 两名 将获得 所标杯 一个 
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对于 本期实验 的投稿

我们将在 下期 进行投票

我们将为票数最高的 三位 同学

送去由 人民邮电出版社 提供的《玩乐高 学物理:乐高积木与粒子物理学(全彩)》

《玩乐高 学物理:乐高积木与粒子物理学(全彩)》用乐高积木来描述组成物质世界的基本粒子,你可以亲子动手用乐高积木搭建这些粒子,以此更好地理解宇宙,更全面地认识我们的世界。快来跟随本书,从宇宙大爆炸开始,到认识希格斯玻色子(上帝粒子),再到对未来粒子物理学发展的畅想,这是一次独特而美妙的探索之旅! 

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