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為什么有時(shí)輪子或風(fēng)扇轉(zhuǎn)得快了，看過去反而覺得像在逆方向轉(zhuǎn)？

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-01-16

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我有這種感覺，是錯(cuò)覺。簡(jiǎn)單說：人觀察物體具有視覺停頓。大概是1/24 S。如果輪子在1/24S內(nèi)轉(zhuǎn)了1圈不到，輪子看起來是向后轉(zhuǎn)，但如果在1/24S內(nèi)轉(zhuǎn)了1圈多，則看起來是緩慢的向前轉(zhuǎn)。詳細(xì)說：這種錯(cuò)覺是這樣奇怪，不管是誰，第一次看到的時(shí)候都會(huì)感到莫名其妙。原因是這樣的。你順著柵欄走，透過柵欄上的縫看車輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，你一定不能連續(xù)地看見那些輪輻，而要隔開一定的時(shí)間看到它們一次。因?yàn)闁艡谏系哪景迕扛粢欢ǖ臅r(shí)間要隔斷你的視線一次。電影片顯示給你的車輪的像也是不連續(xù)的，而是隔著一定的時(shí)間（每秒24張畫面）的。這里可能發(fā)生三種情況，讓我們逐個(gè)地來研究。第一種可能的情況是，在視線被隔斷的時(shí)間里，車輪來得及轉(zhuǎn)完整數(shù)的留數(shù)——這整數(shù)是多少，是2或是20都沒有關(guān)系，只要是整數(shù)就行。這時(shí)候車輪的那些輻條在畫面上的位置同它們?cè)谇耙粡埉嬅嫔系奈恢猛耆嗤?。在下一個(gè)時(shí)間間隔里，車輪又轉(zhuǎn)了整數(shù)的圈數(shù)（因?yàn)闀r(shí)間間隔的長短和汽車的速度都是不變的），于是輪輻的位置還是同以前一樣。我們所看到的輪輻自始至終都在同一種位置上，因此會(huì)得出這車輪根本不在轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)論。第二種可能的情況是，車輪在每一個(gè)時(shí)間間隔里，不但來得及轉(zhuǎn)完整數(shù)的圈數(shù)，并且還轉(zhuǎn)了不大的小半轉(zhuǎn)。看到這種變換著的畫面的時(shí)候，我們不會(huì)想到這里還有整數(shù)的圈數(shù)，而只看見車輪在慢慢地轉(zhuǎn)（每次只轉(zhuǎn)1周的一小部分）。結(jié)果我們就覺得汽車雖然走得很快，車輪卻轉(zhuǎn)得慢極了。第三種可能的情況是，在兩次攝影的時(shí)間間隔里，車輪來不及轉(zhuǎn)完整一圈，離一整圈還差一小部分（例如它只轉(zhuǎn)了315°）。這時(shí)候，任何一條輪輻看來都好像在朝著相反的方向轉(zhuǎn)了。這種錯(cuò)覺會(huì)一直持續(xù)下去，直到車輪改變它的旋轉(zhuǎn)速度為止。在我們這個(gè)解釋里，還應(yīng)當(dāng)做一些補(bǔ)充。在第一種情況里，為了簡(jiǎn)單起見，我們?cè)?jīng)說到車輪轉(zhuǎn)了整數(shù)的留數(shù)；可是車輪上的每根輻條都是相同的，所以只要讓車輪轉(zhuǎn)完整數(shù)個(gè)的輪輻間空隙數(shù)也就足夠了。這一點(diǎn)在另外兩種情況里也同樣適用。還可能發(fā)生另外一種情況。如果在輪緣上做上記號(hào)，而所有的輪輻都是同一個(gè)樣子的，那末有時(shí)候我們就會(huì)看到輪緣在朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)，輪輻在朝著另一個(gè)方向轉(zhuǎn)！可是如果在輪輻上做上記號(hào)，那末這些輪輻可能朝著同記號(hào)轉(zhuǎn)的方向相反的方向轉(zhuǎn)，記號(hào)好像會(huì)從一個(gè)輪輻跳到另一個(gè)輪輻上去。如果在電影片上拍攝的是普通場(chǎng)面，這種錯(cuò)覺對(duì)于人們認(rèn)論事物的真相還很少妨礙?？墒侨绻朐阢y幕上解釋某一種機(jī)件激作用，那末這個(gè)錯(cuò)覺就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的誤解，甚至?xí)褭C(jī)器的工作完全顛倒過來。仔細(xì)的觀眾在銀幕上看到在飛速前進(jìn)的汽車的車輪好像不動(dòng)的時(shí)候，在數(shù)了輪輻的數(shù)目以后，就很容易斷定車輪每秒鐘大約轉(zhuǎn)多少圈。電影片通過放映機(jī)頭的速度，一般都是每秒鐘24張畫面。如果汽車輪的輻條有12根，那末這車輪在每秒鐘里旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)就等于24÷12＝2，或者在1／2秒里轉(zhuǎn)1整圈。不過這是最少的圈數(shù)，它可以是這個(gè)數(shù)目的整數(shù)倍數(shù)（2倍，3倍等等）。如果再把車輪的直徑估計(jì)出來，就可以算出汽車的前進(jìn)速度了。例如，如果汽車的輪子的直徑是80厘米，那末在這里，汽車的速度大約是18公里每小時(shí)，或36公里每小時(shí)，或54公里每小時(shí)等等。剛才看到的錯(cuò)覺，技術(shù)上就利用來計(jì)算旋轉(zhuǎn)得很快的軸的圈數(shù)。讓我們把這個(gè)方法所根據(jù)的原理解釋一下。交流電的電燈的光，實(shí)際上不是穩(wěn)定的，而是每隔1／100秒要變?nèi)跻幌?，不過在普通的條件下我們是看不出這種光的閃爍的?，F(xiàn)在讓我們?cè)O(shè)想。我們是在用這種光照射圖290里所畫的那種轉(zhuǎn)盤。如果這轉(zhuǎn)盤會(huì)在1／100秒的時(shí)間里轉(zhuǎn)1／4周，那就會(huì)發(fā)生一種意外的情況：我們看不到在普通情況下所看見的均勻的灰色圓盤，卻要看到黑的扇形和白的扇形相間著，好像圓盤是不動(dòng)的似的。這種現(xiàn)象的原因，我想讀者研究了汽車輪子的錯(cuò)覺以后，一定會(huì)明白。至于怎樣利用這種現(xiàn)象來計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸圈數(shù)，自然也是很容易想到的。: 回答者：網(wǎng)友

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