镜面成像的本质是垂直于镜面的坐标轴发生反转。当你面对镜子时,实际上发生反转的是前后方向(即垂直于镜面的Z轴),而上下(Y轴)和左右(X轴)在镜中并未改变。我们感觉“左右颠倒”,是因为我们习惯以自身为参照来描述方向。当我们说“举起右手”,镜子里的像也举起了其右手,但因为这右手在我们看来位于像的左侧,所以我们产生了“左右颠倒”的错觉。如果改变参照系——想象自己转身与像并肩站立,你会发现你们的头脚方向一致,而前后方向正好相反。更本质的解释是:镜子实际进行的是宇称变换,相当于将三维空间坐标(x,y,z)映射为(-x,y,z)(假设镜子在yz平面)。这种“手性”现象在自然界普遍存在:从蜗牛壳的螺旋方向到DNA的双螺旋,许多生物分子都存在镜像对称但不可重叠的两种形态。镜子让我们直观体验到空间对称性的深奥之处。


