怎麼在物理上區分順時針和逆時針?

06-06

知乎上好像還沒討論過類似的問題，我就來問一下。
故事改編自費曼物理學講義52.9章。
在科技發達的未來，部分人類乘坐飛船移民到了一顆遙遠的行星。他們和地球上保持著無線電話通訊。現在這些移民要在新的行星生產鐘錶然後賣回地球，但是他們忘了兩種旋轉中哪種是順時針哪種是逆時針。於是移民們打電話回地球問我們哪個是逆時針。

方法1：讓他們用望遠鏡看向地球，看到(從北極上方觀察)地球是逆時針旋轉。
方法2：讓他們建立二維坐標R^2，令(1,0)指向右手方向,(0,1)指向身體前方,那麼從(1,0)轉向(0,1)的軌跡是逆時針。
方法3：讓他們伸出右手，拇指朝向頭，看到四手指捲曲的方向是逆時針。
以上三種方法或依賴於對地球的觀測或依賴於對"左"和"右"的認知。假如移民們離我們太遠看不到地球，而且忘記了左和右的概念(他們變異成了心臟居中的生理結構，也忘記了可以用來判別左右的各種字母和漢字)，我們還有別的方法從電話里告訴他們什麼是逆時針嘛？

「複雜」方法：告訴他們，參與弱相互作用的下夸克為左手性，不參與的為右手性。

正常方法：離肛門近的大腸一側為左，有闌尾的大腸一側為右。

簡便方法：「錶針機械系統最末端，給我們加個可變向的齒輪，然後tmd趕緊開始幹活兒！」

結論：在沒有左右不守恆物理定律且沒有地球信息的幫助下，確定兩側是可能的，對應到地球上的左右是不可能的（順時針逆時針同理）

將被區分的兩側和地球上定義的左側右側對應起來是不可能的。

首先，在沒有地球的信息幫助情況下，很容易通過4個恆星確定兩個相對方向（我們稱之為甲側，乙側）：

首先，選擇4個恆星。選擇條件為，在任意時刻任何一顆恆星都不會穿過剩下三個恆星所組成的平面。設這4個恆星為A,B,C,D。

然後從A星向BCD決定的平面看，向量BC將平面劃為兩個部分，定義包含D的部分為甲側，不包含D的部分為乙側。

此時在外星上有了甲側和乙側的定義。這個定義是良好的，即：對於任意一個待確定的「X側」，必屬於且只屬於甲側和乙側之一。

證明方法略（提示：對觀察者，X側，對稱軸（向量）所在的空間進行旋轉和縮放，使相對位置符合4恆星系統的相對位置。如果變換係數中有偶數個負數，則X側為甲側，否則為乙側）

好了，此時甲側和乙側不但有了定義而且是良好的而且可以看出，甲側和乙側其中之一對應左側，另一對應右側（證略，思路是通過將地球上的某側以上述同樣方式變換為甲側乙側）。

遺憾的是，沒有地球上信息的幫助，你無法知道到底是：

1）甲側=左側，乙側=右側

還是

2）甲側=右側，乙側=左側

註：以上說的是純數學方法無法判定左右。如果有一種物理法則，是左右不守恆的，且在地球和外星遵守同一法則，那麼可以通過這個左右不守恆法則來建立甲乙側和左右側之間的對應關係。

注2：旋光性和分子手性都不能用來判定左右，比如旋光性，你只能知道旋光溶液是「某一側」的，但不知道這一側是左側還是右側。（除非有來自地球的額外信息：這溶液是右旋的，然後你才能以此為基準通過比較確定其他的左右方向）

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註：感謝樓下的指正：

這裡說的「在沒有地球信息的幫助下，甲側乙側對應到左右「，是指原題語境下，外星人能夠通過與地球無關的知識（不能抓個地球人看心臟位置，無法知道地球方位也就無法判斷地球上看某星系旋轉方向）來生產出旋轉正確的手錶。

如果某個物理規律是不守恆的，地球人下手錶訂單的時候就能和外星人說，」手錶指針旋轉方嚮應該和XYZ實驗中的ABC旋轉方向一致「，而不用透露關於地球的任何信息。

按照題意，上下定義大家都相同。

（以大家都能接觸或看到到的相同那個第三方為參照物來統一核對順逆。）

讓星際移民統計雙手的靈活度，以大多數人的最靈活這隻手為右手。

接下來就和地球的標準就一樣了，即按照閉環上的任一點的切向方向來定義順逆時針，左逆右順。

謝邀。

如果前提是兩方對直流電源的正負極、電流的方向以及磁體的NS極的定義結果仍然是一致的，用電和磁現象的方向性是可以的，包括線圈螺線管直導線之類的。

如果不是，就要用到弱相互作用下的宇稱不守恆，當然另一邊要有（實驗）物理學家以及相應的科技條件才能做到（根據題設應該不是問題了）。

能視頻給他們說嗎？