Niemożliwe formy

Zbuduj formę, która łamie przestrzeń

Trzy proste belki. Każda łączy się z następną pod kątem prostym. Razem zamykają się w trójkąt, którego żaden warsztat na Ziemi nie zespawa. Zasada: każde lokalne połączenie jest poprawne; niepoprawna jest tylko globalna pętla.

Lokalna prawda, globalne kłamstwo

Zakryj dłońmi dwa rogi trójkąta Penrose'a, a pozostały róg okaże się zupełnie zwyczajnym zagięciem kwadratowej belki. Przesuń dłonie, a to samo będzie prawdą dla każdego rogu. Sprzeczność nie tkwi w żadnym konkretnym miejscu; pojawia się dopiero wtedy, gdy prześledzisz całą pętlę.

Szwedzki artysta Oscar Reutersvärd narysował pierwszą znaną wersję w 1934 roku, jako pierścień ułożonych sześcianów. Psychiatra Lionel Penrose i jego syn, matematyk Roger Penrose, niezależnie doszli do formy ciągłej belki i opublikowali ją wraz z niekończącymi się schodami w artykule z 1958 roku w British Journal of Psychology, zatytułowanym „Impossible Objects: A Special Type of Visual Illusion”. M.C. Escher rozwinął oba pomysły w Belvedere (1958), Ascending and Descending (1960) i Waterfall (1961).

W 1992 roku Roger Penrose wykazał, że niemożliwość można precyzyjnie opisać za pomocą gałęzi topologii zwanej kohomologią. Mówiąc prościej: relacji głębi, które odczytujesz w każdym rogu, nie da się złożyć w jeden spójny zestaw odległości.

Miękko oświetlony render 3D bursztynowego trójkąta Penrose'a zbudowanego z kwadratowych belek na kremowym tle, pokazany z jedynego kąta, pod którym końce wydają się połączone
Oryginalny render studyjny · sztuczka perspektywy
Fizyczny model sfotografowany z jego jedynego działającego punktu widzenia. Narysowana figura jest niemożliwa; ten obiekt nie jest.
  1. Lewy górny róg: uczciwy kąt prosty.
  2. Prawe dolne połączenie: dwie belki, które nachodzą na siebie tylko na obrazku.

Naprawdę niemożliwe czy po prostu dobrze ustawione?

Te dwie rodziny są często mylone. Rysunek może być prawdziwie niemożliwy; obiekt fizyczny nigdy nie może. Prawdziwe przedmioty, które wyglądają na niemożliwe, zawsze wykorzystują ukrytą szczelinę, zakrzywioną krawędź lub pojedynczy, stały punkt widzenia.

PrzykładKategoriaJak to działa
Trójkąt Penrose'a (rysunek)Naprawdę niemożliweŻadne ułożenie prostych belek w przestrzeni 3D nie daje dokładnie takich połączeń.
Schody Penrose'a (rysunek)Naprawdę niemożliweKażdy stopień wznosi się, a mimo to pętla wraca do punktu wyjścia.
Niemożliwy trójząb, czyli „blivet”Naprawdę niemożliweZakończenia linii zmieniają się z okrągłych zębów w płaskie pręty w trakcie figury.
Rzeźba trójkąta niemożliwego, East Perth, Australia ZachodniaSztuczka perspektywyRzeczywista konstrukcja, która ustawia się w linii tylko z jednego miejsca obserwacji.
Pokój Amesa (Adelbert Ames Jr., 1946)Sztuczka perspektywyZniekształcony pokój w kształcie trapezu, oglądany przez wziernik, wygląda na prostokątny.
Modele „niemożliwego ruchu” Kokichi SugiharyDwuznaczny rzeczywisty obiektKształty zaprojektowane tak, by lustro pokazywało dwie sprzeczne interpretacje; zwycięzca konkursu Best Illusion of the Year w 2010 roku.

Perspektywa wymuszona: sprawianie, by niemożliwe stało

Aparat, podobnie jak pojedyncze oko, traci głębię. Dwa obiekty znajdujące się w bardzo różnych odległościach mogą na zdjęciu ustawić się tak, jakby się stykały. Perspektywa wymuszona wykorzystuje właśnie to. Zbuduj belkę, która kończy się przed inną, umieść kolejną belkę daleko za nią, a z odpowiedniego miejsca końce się spotkają.

Pokój Amesa stosuje tę samą zasadę w większej skali. Jeden narożnik jest znacznie dalej od widza niż drugi, ale ściany, płytki podłogi i okna są tak zniekształcone, że pokój nadal wygląda jak zwykłe pudełko. Osoby idące przez niego wydają się rosnąć i maleć.

Zdradza to zawsze ruch. Zrób jeden krok w bok: prawdziwy obiekt pozostaje spójny, a konstrukcja z perspektywą wymuszoną rozpada się. Dlatego takie prace pokazuje się zwykle przez judasze, ze stałej pozycji aparatu lub z zaznaczonych miejsc na podłodze.

Render 3D kremowych schodów tworzących kwadratową pętlę na tle w kolorze espresso, które wydają się nieustannie piąć w górę z ustalonej pozycji kamery
Oryginalny render studyjny · sztuczka perspektywy
Model nieskończonych schodów. Najwyższy i najniższy stopień są od siebie bardzo daleko w głębi, ale na kadrze się nakładają.

Notatki konstrukcyjne

Narysuj trójkąt Penrose'a w sześciu krokach
  1. Narysuj mały trójkąt równoboczny.
  2. Wydłuż każdy bok na zewnątrz o tę samą długość, za każdym razem skręcając w tym samym kierunku.
  3. Z każdego wydłużonego końca narysuj linię równoległą do kolejnego boku.
  4. Powtórz jeszcze raz, aby utworzyć zewnętrzną krawędź.
  5. Zamknij trzy zewnętrzne narożniki.
  6. Zacieniuj trzy widoczne ściany jasnym, średnim i ciemnym odcieniem.
Zbuduj model z jednego punktu widzenia

Złóż kształt litery L z dwóch kartonowych belek i trzeciej belki osobno. Ustaw aparat w telefonie na statywie. Przesuwaj luźną belkę w tył i w przód, aż jej koniec optycznie zetknie się z otwartym końcem litery L, a potem zaznacz to miejsce aparatu. Każde zdjęcie wykonane z tego punktu pokazuje niemożliwy trójkąt.

Rozpoznaj sztuczkę perspektywy na zdjęciu

Szukaj cieniowania, które nie pasuje do miejsca, w którym powinny łączyć się powierzchnie, linii tła biegnących za „złączem” oraz podejrzanie wycentrowanego punktu widzenia.