為何穿衣鏡外邊的色子點(diǎn)數(shù)上有顏色時，穿衣鏡上面的色子點(diǎn)數(shù)才會沒有顏色？穿衣鏡外邊的色子點(diǎn)數(shù)上沒有顏色時，穿衣鏡上面的色子點(diǎn)數(shù)反倒會有顏色？穿衣鏡不是應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)對稱相同的圖象嗎？真的很奇怪。雖然背后緣由很簡單，下邊一張圖就解釋了所有秘密。
圖3：色子與穿衣鏡魔術(shù)揭密：點(diǎn)數(shù)孔只有一部份涂了顏色（只要把色子翻轉(zhuǎn)過來，也可以實(shí)現(xiàn)穿衣鏡外無顏色，穿衣鏡內(nèi)有顏色的另一種相反療效）|圖源：作者勾畫
我們不僅僅可以讓色子點(diǎn)數(shù)顏色出現(xiàn)“超自然”效果，只要精美設(shè)計(jì)一個物體外側(cè)和兩側(cè)的不同圖象和幾何形狀，可以誤導(dǎo)觀看者的雙眼形成各類視錯覺，臺灣有位數(shù)學(xué)家和藝術(shù)家杉原厚吉（）就對此頗具研究。我們可以讓穿衣鏡內(nèi)外箭頭的方向相反，可以讓一排圓形空心筒在穿衣鏡里就弄成矩形的，讓從高到低的走道臺階模型在穿衣鏡里弄成從低到高，讓拱形棚頂在穿衣鏡里弄成波浪形等等。其實(shí)這種模型的形狀要依照物理公式來嚴(yán)格設(shè)計(jì)。
圖4：專門設(shè)計(jì)的“箭頭”在穿衣鏡內(nèi)外方向是相反的，而“方格”在穿衣鏡中弄成方形|圖源：作者拍攝
正常情況下，一面穿衣鏡是正立著擺放的，只要稍做調(diào)整，將它45度角傾斜著擺放，又會有不少“見證奇跡的時刻”出現(xiàn)。此時物體與圖象對稱的規(guī)律會促使地面上“躺平”的物體在穿衣鏡中的圖象變得是矗立上去的，這正是很多場景中所須要的。
圖5：以45度角傾斜擺放的穿衣鏡可以讓水平方向物體的圖象變?yōu)樨Q直方向
你們再來看一個“吞噬硬幣的黑洞“的魔術(shù)
圖2：“吞噬硬幣的黑洞”魔術(shù)
圖源：作者拍攝
這個外表看上去透明的儲錢箱像個”黑洞”一樣，不停地吞噬你投入的硬幣。背后的玄機(jī)就在于袋子里擺放著一面45度傾斜擺放的穿衣鏡，穿衣鏡形成的對稱圖象給人覺得袋子內(nèi)部一切都一覽無余，但實(shí)際硬幣都落到了你看不到的穿衣鏡反面。這些簡單的袋子裝置在魔術(shù)中也常常出現(xiàn)，假如袋子足夠大，我們還可以隱藏一位真人演出者，來個“大變活人“，還可以把好多把刀劍都插到穿衣鏡前方，以剌激的形式證明”箱子里沒有人“，其實(shí)躲在穿衣鏡旁邊的演出者是安然無恙的。
在舞臺演出中，我們可以擺放一面巨大的傾斜穿衣鏡，在水平地面上投影顯示原始的圖象，坐在穿衣鏡正面前方的聽眾會聽到穿衣鏡中直立的虛擬圖象，有一種漂浮和立體的覺得。還可以讓穿衣鏡旁邊的真人和鏡中人像“互動對話“，衛(wèi)視晚會上曾出現(xiàn)的“真假李宇春登臺演出”就是采用了這些稱為”佩珀?duì)柣孟瘛暗募夹g(shù)，類似的還有“復(fù)活”的邁克爾·杰克遜舞臺演唱會。其實(shí)為了“虛實(shí)融合”，所使用的穿衣鏡須要是半透明半反射的，既能看見穿衣鏡旁邊的真人，也能見到穿衣鏡上面的反射像。
圖6：真人和鏡中虛擬人像同時出現(xiàn)在舞臺上的療效（右邊是真人，右邊是矗立著的虛擬圖象）|圖源：維基百科
假如手身上沒有舞臺現(xiàn)場所需的巨型穿衣鏡，也可以用自己的手機(jī)屏幕作為“舞臺“，用四面45度傾斜擺放的小穿衣鏡搭建一個”金字塔“，手機(jī)屏幕上顯示的畫面都會”現(xiàn)身“在金字塔中。
圖7：手機(jī)“金字塔”顯示裝置
圖源：維基百科
被稱為“超現(xiàn)實(shí)夢境制造者”阿根廷藝術(shù)家雷安德羅·埃利希（）也經(jīng)常借助穿衣鏡建立虛幻的世界，他的一件精典作品就是通過擺放一面幾層樓高的傾斜穿衣鏡和安裝地面上的房子模型，詮釋出視察者“懸空倒掛“樓上的療效。
圖8：雷安德羅·埃利希借助傾斜穿衣鏡形成視錯覺的作品|圖源：維基百科
雷安德羅·埃利希的作品常常在世界各地展出。在2021年上海海上世界文化藝術(shù)中心舉行的名為“太虛之境“個人展覽中，不僅這一裝置之外，還展示了多件使用簡單穿衣鏡搭建的令人嘆為觀止的作品，例如在兩個裝潢成理發(fā)店的臥室里，安裝了真?zhèn)魏枚嗝娲┮络R，見到的是真人還是鏡中人，讓人蒙蔽；通過穿衣鏡之間來回反射，形成了在樓上俯瞰一層一層螺旋走道的療效，但實(shí)際走道并不存在；把好多面穿衣鏡組合到一起，建造了一個可以把你困在上面的迷宮……其實(shí)在這種魔幻療效之外，從藝術(shù)角度，雷安德羅·埃利希更是想以中國文化元素和上海高速創(chuàng)新發(fā)展的城市特征為靈感，進(jìn)行人與自然、人與城市文明關(guān)系的闡述。
圖9：光學(xué)裝置
圖源：作者勾畫
假如把一面45度角傾斜擺放的穿衣鏡以相反的形式使用，可以把上方豎直的圖象投影到下方的一個水平面上，類似于潛望鏡的原理。使用平面反射鏡、具有圖象放大功能的透鏡、投影幕布和一間暗室，可以搭建一件稱為““的好玩裝置。在天氣放晴的日子，保持暗室內(nèi)燈光全部關(guān)掉，就可以在幕布上看見周圍景色圖象，像是有了一臺不須要插電的實(shí)時現(xiàn)場直播的攝像機(jī)。目前全世界各個國家早已起碼有幾十個類似的裝置平面鏡成像動畫視頻，有的還成為了網(wǎng)紅旅客打卡勝地。
阿根廷首都赫爾辛基的老縣城作為世界文化遺產(chǎn)，布滿著七彩繽紛的房子，坎坷窄小的小巷。圣若熱古堡依山而建，可以在里面居高臨下，俯視整個市區(qū)，四周諸多橘黃色樓頂?shù)幕ハ噍x映，景色如畫。到訪過圣若熱古堡的旅客倘若多加留心，可以發(fā)覺在古堡上有一個外形平白無奇的碉堡，里面就是一間這樣的暗室。工作人員通過操縱幾根線，可以在幕布上觀看拉近放大，調(diào)遠(yuǎn)縮小和360度環(huán)視不同視角的老街實(shí)時俯瞰景色，甚至可以觀看到遠(yuǎn)處機(jī)場一架剛起飛客機(jī)的投影圖象在幕布上聯(lián)通。其實(shí)身處建在不同地點(diǎn)的暗室，投影幕布上見到的會是不同的景色：碧水藍(lán)天和雪白的海灘，或崎嶇的崇山峻嶺，或一望無際的草原森林……
圖10：坐落荷蘭首都阿姆斯特丹的圣若熱古堡中的光學(xué)暗室：外形看上去像一座碉堡（左上）；暗室中的投影幕布（右上）；入口處寫著””（下）|圖源：作者拍攝
一面穿衣鏡不管哪些角度放置平面鏡成像動畫視頻，假如拿手探照燈的光照射鏡面，因?yàn)楸砻媸制交l(fā)生的是鏡面反射而不是漫反射，反射的紋樣只會是均勻明亮的一片光。并且有一種銅制的穿衣鏡，即使反面有凸凹不平的紋樣，但正面也是看上去很平滑的，可以像平常的玻璃穿衣鏡一樣使用。當(dāng)拿手探照燈的光照射這些穿衣鏡正面的時侯，會在附近墻壁見到穿衣鏡反面的紋樣。而且手探照燈的光又沒有照射穿衣鏡反面，莫非金屬穿衣鏡有透光的功能？這些穿衣鏡中國唐代千年前就早已有了，以下是一件現(xiàn)代仿制品詮釋出的“易經(jīng)八卦“反射紋樣。
視頻3：“透光魔鏡”現(xiàn)代仿制品療效
圖源：作者拍攝
目前普遍覺得“透光魔鏡“表面似乎總體上與普通穿衣鏡一樣比較平滑，而且存在許多微小的凹凸不平，但是形狀與反面的紋樣對應(yīng)，會使光線會聚或發(fā)散，所以會形成疏密不同的反射紋樣。
其實(shí)反射鏡整體也不一定是平面形狀的，凹面或則凸面曲線型穿衣鏡可以形成更豐富的視覺療效，讓觀看者高矮美丑發(fā)生變化的“哈哈鏡“作為中級應(yīng)用自然毋須說，而下邊這些由曲面反射鏡作為內(nèi)表面制造的神奇袋子更令人稱奇，只要在頂部中心放上一個物體，經(jīng)過光線多次反射以后，在上方開口處就可以看見一個漂浮的圖象。
圖4：可以“懸浮物體”的神奇袋子
圖源：作者拍攝
圖11：將頂部中心物體圖象顯示在上方開口處的曲面反射鏡袋子工作原理|圖源：維基百科
人類使用平面反射鏡早已有數(shù)千年歷史，直至明天也在體驗(yàn)著穿衣鏡帶來的奇幻療效，而在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)中，穿衣鏡可以發(fā)揮意想不到的新用途。
有一種稱為數(shù)字微鏡元件（DMD）的光學(xué)裝置，其中每面穿衣鏡的大小只有幾個微米級別，比毛發(fā)絲的半徑還要小，成千上萬這樣的微型穿衣鏡構(gòu)成一個陣列，如同好多士兵組成一個方陣一樣。除了這么，元件中每位微型穿衣鏡都是可以精準(zhǔn)控制而翻轉(zhuǎn)到兩個不同方向，像是象棋棋盤上每位位置可以自由擺放黑白兩色棋子，構(gòu)成不同的紋樣。這樣一束光照射到DMD表面，光束橫截面上不同位置會反射到兩個不同的可能方向，光束照度的空間分布也具有了所設(shè)計(jì)的紋樣。DMD對于光場空間調(diào)制編碼的功能在激光投影電視，投影儀，顯微鏡，光纖通訊中都有重要應(yīng)用。
圖12：數(shù)字微鏡元件(DMD)
從幾年前的到當(dāng)下火爆的，都離不開深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)路，研究者也在嘗試使用光學(xué)元件和光訊號實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)路，而不只是電子計(jì)算機(jī)的常規(guī)方法。模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)路模型中神經(jīng)元的聯(lián)接形式多種多樣，常常都會出現(xiàn)兩個神經(jīng)元之間跨過好多層別的神經(jīng)元，”抄近道走捷徑“直接聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，稱為short-cut。Short-cut在方差等類型網(wǎng)路中必不可少，有助于提高網(wǎng)路模型在好多人工智能任務(wù)中的性能。這么如何用光學(xué)裝置模擬神經(jīng)網(wǎng)路中的short-cut呢？研究者僅僅是用最簡單的兩面平面反射鏡就可以讓一束光避開原有路線，奔向目標(biāo)位置。
圖13：反射鏡在近些年的光神經(jīng)網(wǎng)路研究中依然發(fā)揮重要作用：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路中short-cut聯(lián)接
一面普普通通的穿衣鏡，在諸位妙筆生花的創(chuàng)造者手中，顯得并不簡單。
參考資料
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監(jiān)制：趙陽