Dmitry

«Невозможные объекты»

К началу нашего века интерес к оптическим иллюзиям значительно снизился, и эта тема вплоть до последних лет не появлялась в серьезной научной литературе. Отдельные примеры иллюзий приводились время от времени в элементарных курсах оптики, занимательных книгах по физике и очень немногочисленных кратких статьях.

Научное исследование геометрических оптических иллюзий было начато Оппелем в 1854 году. Затем на протяжении полувека появилось около 200 научных работ на эту тему, принадлежащих перу многих выдающихся ученых, в их числе Вундта, Золльнера, Поггендорфа, Кундта, Гельмгольца. В основном в этих работах делались попытки оптического и психологического объяснения многочисленных иллюзии, известных к тому времени. К началу нашего века интерес к оптическим иллюзиям значительно снизился, и эта тема вплоть до последних лет не появлялась в серьезной научной литературе. Отдельные примеры иллюзий приводились время от времени в элементарных курсах оптики, занимательных книгах по физике и очень немногочисленных кратких статьях. Существует множество теорий оптических иллюзий. В прошлом веке ученые в основном интересовались психологическим аспектом иллюзий, и почти каждый исследователь создавал свою собственную теорию на этот счет. Однако, как ни странно, но, по—видимому, никому из них не приходило в голову, что оптические иллюзии могут сплошь и рядом вносить существенные погрешности в повседневные научные наблюдения.

На обложке по звездному небу летят «невозможные объекты»: красная лестница все время опускается довольно круто вниз, но, обойдя по ней полный виток, вы окажетесь… в исходном месте; три параллельные цилиндрические ножки фиолетовой детали умудряются примыкать к соединительной перекладине… в двух местах; с синим и оранжевым объектами тоже что—то неладно — их длительное разглядывание вызывает неприятное ощущение внутреннего противоречия.

Попытайтесь понять, в чем секрет «эффекта невозможности» в каждом случае. Впрочем, все ли эти объекты невозможны? Нельзя ли так «увидеть» некоторые из них, чтобы противоречия не было?

Оказывается, по оранжевому треугольнику (это — так называемый треугольник Л. и Р. Пенроузов или треугольник Эшера) можно сконструировать реальный объект, который в некоторых ракурсах будет выглядеть именно как треугольник Пенроузов. Об этом уже писалось в «Кванте»(1971, №5, с. 26—29;1979, №2 с. 8). Здесь представлены два новых конструктивных решения этого треугольника архитектора В. Колейчука.

Посмотрите на первые две фотографии (рис. 1, 2). На них один и тот же предмет, состоящий из «скрученных» деревянных брусков, склеенных «треугольником», снят из разных точек. Фотограф нашел такую точку (рис. 1), из которой все три бруска кажутся прямыми.

«Невозможные объекты»: Рис.1 «Невозможные объекты»: Рис.2
рис 1.рис 2.

Еще интереснее следующие фотографии (рис. 3, 4). Трудно поверить, что на них сфотографирован один и тот же предмет.

«Невозможные объекты»: Рис.3 «Невозможные объекты»: Рис.4
рис 3.рис 4.
«Невозможные объекты»: Рис.5

Принцип построения этого предмета совсем прост. Нарисуем на плоскости π изображение треугольника Пенроузов (рис. 5) и выберем точки A′ и B′ над π так, что (AA′)||(BB′). Тогда любая кривая γ, соединяющая A′ с B′ и лежащая в плоскости ABB′A′ будет выглядеть как отрезок, если на нее смотреть, поместив глаз в плоскость ABB′A′ или в точку, расположенную «очень далеко» над плоскостью π по направлению луча [AA′). Поступив аналогично с другими отрезками, можно построить пространственный предмет, изображенным на рисунке 3.

Ясно, что глаз (или фотоаппарат), помещенный достаточно далеко по направлению [AA′), увидит этот предмет таким, как он изображен на плоскости π.

http://progr.narod.ru/math/logic_paradox/logic.htm