反転世界での運動--宇宙人に「左」を教えるには？

「刑事コロンボ」の中で、写真を逆焼きして写真に写った時計の時刻を変えて、犯行時間をごまかす、というトリックがありました。これは鏡像の変化をうまく使った例です。鏡の話が片付いたところで、次のような問題を考えてみましょう。

鏡のように反転した映像を見せられたとして、我々はそれが鏡像だということに気付くことができるか？

もちろん字が書いてあったらわかるにきまっているので、そういうのはなしとしましょう。たとえば箸を左手に持っていたらわかる？？--でも、その人は左利きかもしれませんよね。

どのような運動を考えてみても、それを反転した運動というのも同じように起こると思われます。実は物理法則というのはほとんどが左右対称にできています。物理法則がそうなっているということは、物理現象の説明をしている限り、「右」と「左」を区別する必要はない--どころか、区別できない--ということを表しています。

「宇宙人と音声で通信している時、右と左を教える方法はあるか？」という問題があります。相手は宇宙人ですから「箸を持つ方が右」ではだめだし、「心臓が左」でもだめです（そもそも宇宙人に心臓があるのか？）。

アンペアという電流の単位にその名前を残す物理学者アンペールは、電流が磁界を作る時の法則を発見した人でもあります。彼は同時に、電磁気における左右対称についても悩んだ人でした。彼を悩ませたのは、電流によって生じる磁界です。電流があると、それに対して右ねじの方向に磁界ができる、というのが右ねじの法則です。これを鏡に映すと、左ねじの方向に磁界ができているように見えてしまいます。たとえば図のように磁石と電流を置いておくと磁石はねじれるような方向に力を受けます。

これを鏡に写すと、この力が逆向きに働いているように見えてしまいます。実は鏡の中ではNとSが入れ替わらなければ左右対称は保てません。鏡に移ったN極は、実はS極なのです！

これは一見変に思えると思います。しかし、この磁石がもし電磁石であったなら、全く不思議ではありません。電磁石は電流の流れる方向にしたがってN極、S極が決まります。そして、左右反転すると電流の流れもひっくりかえるので、NSが引っくり返るのはある意味で当然なのです。永久磁石の場合、磁力は磁石を作っている一個一個の原子核が磁石であることから来ています。そして、原子核が磁石である理由は、それがスピンという一種の回転を持っているためです。鏡に映せば、スピン（すなわち回転）も反転するので、永久磁石のNSが反転することも、実は理にかなっていると言えるのです。 このことを使うと、「磁石の上に電流を流した時、N極の針が振れる方向が左だ」と教えてやれば宇宙人に左と右が伝えられそうです。ただし、今度はNとSをどう伝えるかが問題になってしまいますが。