Gương thật ra không đảo trái phải. Nó đảo trước sau: điểm nào ở gần gương thì ảnh cũng ở gần gương, điểm nào ở xa thì ảnh ở xa, như thể bạn bị ép dẹt rồi lộn ngược theo chiều sâu. Cảm giác bị đảo trái phải đến từ việc ta tự tưởng tượng mình quay người lại để đứng vào chỗ của ảnh, và cái quay người tưởng tượng đó mới là thủ phạm.
Chào bạn, đây là Nhà Vật Lý. Đây là một câu hỏi mà rất nhiều người lớn từng nghĩ mãi không ra, và câu trả lời có phần làm ta bất ngờ về chính cách bộ não hiểu không gian. Mình sẽ đi từ cách tấm gương dội ánh sáng tới những tấm gương bạn gặp ngoài đường.
Gương dội ánh sáng theo một luật rất đơn giản
Tấm gương là một lớp kim loại mỏng, thường là bạc hoặc nhôm, phủ sau tấm kính phẳng. Mặt kim loại rất nhẵn nên ánh sáng tới đâu bị dội lại theo một luật chặt chẽ: góc tới bằng góc phản xạ, giống quả bóng bàn nảy trên mặt bàn.
Bức tường trắng cũng phản xạ phần lớn ánh sáng, nhưng bề mặt sần sùi làm ánh sáng bị dội tung toé mọi hướng. Bạn thấy bức tường sáng nhưng không thấy ảnh của mình trên đó.
Khi ánh sáng từ mặt bạn tới gương rồi dội về mắt, não lại làm điều quen thuộc: lần ngược tia sáng theo đường thẳng. Các tia lần ngược gặp nhau ở một điểm phía sau tấm gương, cách gương đúng bằng khoảng cách từ bạn tới gương. Não đặt ảnh của bạn ở đó.
Ảnh này gọi là ảnh ảo, vì không có ánh sáng nào thật sự đi tới chỗ đó. Bạn không thể hứng nó lên một tấm màn.
Vậy gương đảo cái gì?
Đứng trước gương, giơ tay phải lên. Bàn tay trong gương cũng ở phía bên phải của bạn, đối diện ngay bàn tay thật. Đầu bạn ở trên, đầu trong gương cũng ở trên. Không có gì bị đổi sang trái hay lên xuống.
Thứ bị đổi là chiều trước sau. Mũi bạn hướng về phía gương, mũi của ảnh hướng về phía bạn. Gáy bạn ở xa gương nhất, gáy của ảnh cũng ở xa gương nhất, tức là nằm sâu nhất phía sau tấm kính. Ảnh là bạn bị lộn trong ra ngoài theo chiều sâu.
Vấn đề nằm ở chỗ khi nhìn ảnh, ta không nghĩ nó là bản lộn chiều sâu. Ta nghĩ đó là một người khác đứng đối diện mình. Và một người thật muốn đứng đối diện thì phải quay người lại. Mà con người thường quay quanh trục đứng, tức là xoay sang bên, chứ không lộn nhào qua đầu.
Nếu bạn tưởng tượng mình lộn nhào qua đầu để đối diện tấm gương, thì cái người tưởng tượng đó sẽ bị đảo trên dưới chứ không phải trái phải. Gương không chọn chiều nào cả, chính ta chọn.
Thử một thí nghiệm nhỏ để thấy rõ
Viết một chữ lên tờ giấy mỏng, giơ lên trước gương. Chữ trong gương bị ngược. Giờ không cần gương, chỉ cần quay tờ giấy lại và nhìn qua mặt sau dưới ánh đèn: chữ cũng ngược y như trong gương.
Bởi vì để đưa chữ cho gương xem, bạn đã xoay tờ giấy quanh trục đứng. Chính bạn đã đảo trái phải nó. Gương chỉ trả lại đúng cái bạn đưa cho nó.
Thử đặt tấm gương nằm ngang trên sàn và đứng nhìn xuống. Ảnh của bạn trong gương lúc này bị lộn ngược đầu xuống dưới. Không phải gương đổi tính, mà chiều sâu đối với tấm gương nằm ngang giờ là chiều trên dưới của bạn.
Thí nghiệm này rất hay để làm với con nhỏ. Trẻ thường thấy kỳ diệu khi phát hiện gương không làm điều người lớn vẫn nói.
Chữ ngược trên đầu xe cứu thương và tấm gương ở khúc cua
Ở một số nước, chữ cứu thương trên đầu xe được viết ngược. Tài xế phía trước nhìn qua gương chiếu hậu sẽ đọc được chữ xuôi và nhường đường. Đó là ứng dụng trực tiếp của việc gương trả lại hình ảnh lộn chiều.
Ở các khúc cua khuất trên đường đèo, ngõ hẹp hay lối ra hầm gửi xe, người ta dựng gương cầu lồi màu cam. Mặt gương phồng ra giúp thu được góc nhìn rất rộng, thấy xe đang tới từ phía bị che.
Cái giá của gương cầu lồi là ảnh bị thu nhỏ, nên xe trong gương trông xa hơn thật. Gương chiếu hậu bên phải của nhiều ô tô cũng là gương hơi lồi, và có dòng chữ cảnh báo vật thể trong gương gần hơn bạn thấy. Đừng đánh giá khoảng cách chỉ bằng hình trong gương cầu lồi.
Ngược lại, gương cầu lõm như gương trang điểm phóng to khuôn mặt khi bạn đứng gần. Chảo ăng ten và đèn pin dùng mặt cong lõm để gom hoặc phát ánh sáng, sóng thành chùm.
Khuôn mặt trong gương có phải khuôn mặt thật của bạn?
Khuôn mặt người không hoàn toàn đối xứng. Ai cũng có một bên lông mày cao hơn, một khoé miệng nhếch hơn, một nốt ruồi ở bên này. Trong gương, mọi thứ đó bị đổi sang bên kia.
Bạn nhìn mặt mình trong gương hằng ngày nên quen với phiên bản lộn đó. Khi xem ảnh chụp, thấy khuôn mặt không lộn, nhiều người có cảm giác mình trông là lạ, thậm chí kém đẹp. Thật ra người khác vẫn luôn nhìn bạn theo phiên bản trong ảnh.
Cảm giác này có chung gốc với chuyện nghe giọng mình trong ghi âm, mà mình sẽ kể ở một tập về âm thanh: ta quen với phiên bản của chính mình mà không ai khác thấy.
Câu hỏi nhỏ để bạn thử: nếu đặt hai tấm gương vuông góc với nhau như một góc tường và nhìn vào chỗ giao nhau, bạn sẽ thấy một ảnh của mình không bị lộn. Thử nghĩ xem vì sao, rồi kiểm lại bằng hai tấm gương thật.
Câu hỏi thường gặp
Ảnh trong gương phẳng to bằng vật thật không?
Có. Gương phẳng cho ảnh có kích thước bằng vật và cách gương một khoảng bằng vật. Ảnh trông nhỏ đi khi bạn lùi xa chỉ vì nó ở xa hơn, giống mọi vật ở xa.
Muốn soi được toàn thân cần gương cao bao nhiêu?
Chỉ cần gương cao khoảng một nửa chiều cao cơ thể, đặt đúng tầm, là thấy được từ đầu tới chân. Điều thú vị là khoảng cách đứng xa hay gần gương không làm thay đổi kết quả này.
Vì sao gương trong thang máy làm không gian trông rộng hơn?
Gương tạo ảnh của căn phòng phía sau mặt kính, cách gương bằng khoảng cách thật. Mắt nhìn thấy không gian kéo dài ra phía sau nên cảm giác rộng gấp đôi.
Gương hai chiều trong phòng thẩm vấn hoạt động thế nào?
Đó là kính phủ một lớp kim loại rất mỏng, cho một phần ánh sáng đi qua và phản xạ một phần. Phía phòng sáng thấy ảnh phản chiếu là chính, còn phía phòng tối nhìn xuyên qua được vì ánh sáng từ bên sáng lấn át.
Vì sao chụp ảnh tự sướng điện thoại có khi lật ngược ảnh?
Nhiều camera trước hiển thị khung hình theo kiểu gương để bạn thấy quen giống khi soi gương. Khi lưu ảnh, một số máy giữ nguyên kiểu gương, một số lật lại thành ảnh thật, tuỳ cài đặt.
