Gra „Mniejsza prędkość światła” twierdzi, że MIT symuluje skutki szczególna teoria względności:
Efekty wizualne szczególnej teorii względności stają się stopniowo widoczne dla gracza, zwiększając wyzwanie gry. Efekty te, renderowane w czasie rzeczywistym z dokładnością do wierzchołków, obejmują efekt Dopplera (przesunięcie światła widzialnego na czerwono i niebiesko oraz przesunięcie światła podczerwonego i ultrafioletowego w widmo widzialne); efekt szperacza (zwiększona jasność w kierunku jazdy); dylatacja czasu (różnice w postrzeganiu upływu czasu od gracza i świata zewnętrznego); Transformacja Lorentza (wypaczenie przestrzeni przy prędkościach bliskich światłu); i efekt działania (możliwość zobaczenia obiektów takimi, jakimi były w przeszłości, ze względu na czas podróży światła).
Ale ogranicza renderowanie silnik do szczególnej teorii względności nie przegapić kilku efektów, które mogą się wydarzyć w pobliżu prędkości światła? Szczególnie myślę o efektach związanych z bezwładnością i przyspieszeniem / obrotem obserwatora. Czy więc brakuje jakichś ważnych efektów, które uczyniłyby grę jeszcze bardziej realistyczną symulacją ruchu zbliżonego do prędkości światła?
Komentarze
- Świetne pytanie – i dziękuję za link. ' Mam zamiar spojrzeć na to w ten weekend. Po tym, jak Devil ' użył kamertonu, próbowałem znaleźć gry z różnymi regułami postrzegania. devilstuningfork.com
- @RoryAlsop Jeśli lubisz inną geometrię, jest też HyperRogue III (łotrzyńska gra na płaszczyźnie hiperbolicznej). Lubię grać to dużo.
- Ten artykuł wyjaśnia, że szczególna teoria względności jest całkowicie spójna w odniesieniu do przyspieszenia i obrotu – to ' polega tylko na tym, że matematyka staje się bardziej złożona w inercji wszystkie systemy, które przyspieszają / obracają się.
Odpowiedź
Grałem w grę, zobacz mój raport:
i ja dołączyć do M. Buettnera. Jestem przekonany, że wszystkie efekty relatywistyczne są uwzględnione. Obejmuje skrócenie długości w kierunku ruchu, dylatację czasu, ale te podstawowe rzeczy są szybko zmieniane przez fakt, że naprawdę pokazuje to, co „widzisz”, a nie to, co „tam jest” przy ustalonej wartości Twojej chwilowej współrzędnej $ t „$.
Więc efekty, które są„ czysto optyczne ”i zależą od propagacji światła i efektów relatywistycznych, które je zmieniają, obejmują relatywistyczne przesunięcie Dopplera – rzeczy zmieniają kolor natychmiast po zmianie prędkości, chociaż zmiana Twojej lokalizacji jest pomijalne na początku – i kurczenie się poprzecznych kierunków, jeśli „poruszasz się do przodu (lub ich rozszerzanie, jeśli poruszasz się do tyłu), co powoduje, że obiekt wygląda„ dalej ”(optycznie mniejszy), jeśli„ poruszasz się do przodu. kurczy się, możesz efektywnie widzieć „za głową”. Widzisz również rzeczy, jak wyglądały jakiś czas temu.
Ze względu na skurczenie poprzeczne możesz również zobaczyć linie proste jako zakrzywione, jeśli Twoja prędkość wystarczająco wysokie. Należy również wer ify, że tramwaje poruszające się przed Tobą od lewej do prawej są „obracane wzdłuż osi pionowej”. Nie mogłem zweryfikować tego efektu, ale nie widzę powodu, by sądzić, że ich symulacja powinna zrobić to nieprawidłowo.
Dobra gra. Zobacz także Relatywność w czasie rzeczywistym i Velocity Raptor . Możesz dostać się do tych źródeł z mojego bloga wymienionego na górze.
Jestem jednak przekonany, że „Ogólne relatywistyczne” komentarze są słomianymi ludźmi. Jeśli czasoprzestrzeń jest płaska i przy braku silnych pól grawitacyjnych, to nie ma powodu, dla którego właściwa symulacja miałaby uwzględniać ogólną teorię względności. Specjalna teoria względności jest wystarczająca, mimo że dziecko (i inne gwiazdy w grze) przyspieszają. Oczywiście przyspieszenie „rozdziera” ciała stałe, ponieważ odpowiednie długości zmieniają się asymetrycznie itp., ale jeśli materiał jest wystarczająco elastyczny, przedmioty przeżywają.
Komentarze
- Velocity Raptor jest (również) świetny, dziękuję za udostępnienie.
- O ostatnim akapicie: Nie mam ' nie widziałem symulacji, ale czy nie ' t tak wysoki moment nie oznacza również, że należy wziąć pod uwagę GR, a nie grawitację Newtona?
Odpowiedź
W grze występują poważne problemy. Żałuję, że nie słyszałem o tym w 2012 roku, kiedy byłaby nadzieja na ich naprawienie. Chciałbym też, żeby Luboš Motl zauważył te problemy w 2012 roku.
Myślę, że symulacja aberracji jest poprawna. Trudno powiedzieć o dylatacji czasu i opóźnieniu w czasie podróży światła, ponieważ niewiele się dzieje w świecie gry.
Największym problemem jest to, że symulacja przesunięcia Dopplera jest śmiesznie źle.
Oto zrzut ekranu z gry:
Oto podobny zrzut ekranu zrobiony w spoczynku, do którego zastosował ” gradient Dopplera ” używając kodu przesunięcia Dopplera z Backlight, raytracer 4D:
Z pewnością nie uznałbym drugiego obrazu za ostateczny, ale jest on jakościowo znacznie bliższy temu, jak powinna wyglądać gra. Białe obiekty oświetlone przez światło gwiazd mają z grubsza widmo ciała doskonale czarnego, więc gdy przesunięcie Dopplera powinny być czerwone, białe lub niebieskie , nigdy zielone lub fioletowe. Obiekty o desaturowanych kolorach powinny wyglądać jak desaturowane tęcze (spójrz na ziemię, która jest bladoniebieska w spoczynku), a jasność powinna rosnąć płynnie ly jak patrzysz od prawej do lewej.
Gra nie jest open source, ale shader Dopplera jest, więc wziąłem spójrz na to.
Działa poprzez zgadywanie widma światła (reprezentowanego jako suma Gaussa w przestrzeni długości fal) ze składników RGB tekstury, skalowanie go przez współczynnik przesunięcia Dopplera, splatanie go z przybliżeniami funkcji dopasowania kolorów XYZ (również sumy Gaussa), a następnie konwertowanie XYZ na RGB. To rozsądne.
Pierwszy problem polega na tym, że zamiast zgadywać szerokie spektrum zbliżone do słonecznego ciała czarnego, gdy kolor jest szaro-biały, odgadują wąskie skoki przy 463nm, 550nm i 615nm. nie jest realistyczne i to jest powód dla wszystkich dziwnych kolorów w prawej połowie zrzutu ekranu.
Jasne kolory po lewej stronie są wynikiem innej dziwnej decyzji projektowej. Wraz z RGB obsługują Kanały kolorów IR i UV, które można zobaczyć tylko wtedy, gdy są one ponownie Dopplerowskie przesunięte do zakresu widzialnego, co jest dobrym pomysłem. Ale „znowu są ostrymi pikami w widmie, a tekstury kontrolują długość fali pików, podczas gdy amplitudy są stałe. W przypadku UV wybierasz długość fali od 0nm do 380nm (efektywnie nieskończony zakres), podczas gdy dla IR to” s 700nm do 1100nm (mniej niż zakres 2: 1). Powód, dla którego widzisz jasne tęcze RGB w każdej teksturze, gdy jest przesunięty na niebiesko, ale nie przy przesunięciu ku czerwieni, nie ma nic wspólnego z fizyką. Dzieje się tak dlatego, że możesz ustawić obowiązkowy skok UV na 0 nm, gdzie nigdy nie będzie widoczny, ale nie możesz ukryć obowiązkowego skoku IR.
Skalowanie jasności również wydaje się nieprawidłowe. Mnożą szerokość Gaussa przez współczynnik przesunięcia ku czerwieni, który skaluje zintegrowaną energię o ten sam współczynnik, a następnie dzielą przez współczynnik przesunięcia ku czerwieni do sześcianu. W rezultacie ich prawo Stefana-Boltzmanna to $ σT ^ 2 $ zamiast $ σT ^ 4 $ . Powinni byli podzielić przez piątą potęgę.
Wydaje się, że występują również problemy z kodem konwersji widma na RGB – tęcza po lewej stronie miałaby paski ROYGBIV, a nie tylko RGB, gdyby zostały poprawnie przekonwertowane.
Innym drobnym problemem jest to, że zdają się one obliczać efekty na podstawie tego, jak mocno naciskasz joystick, a nie jak szybko się poruszasz. Np. Poruszające się duchy wydają się czerwone / niebieskie przesunięte, gdy jesteś nieruchomy, ale jeśli stoisz przed jednym z nich i pozwolisz mu się popchnąć, pozostaje on przesunięty do niebieskiego, chociaż jest teraz nieruchomy względem ciebie i nie ma żadnych efektów ruchu na tło, mimo że „się porusza”. Wydaje się, że przesunięcie czerwieni / błękitu duchów również nie zmienia się, gdy prędkość światła rzekomo maleje.
” co się dzieje ” dodatek na końcu (również do pobrania w formacie PowerPoint ze strony internetowej) zawiera pewne błędy.
Światło również zachowuje się jak strumień cząstek zwanych fotonami. Kiedy biegniesz w kierunku strumienia fotonów, trafia cię więcej fotonów i obiekt staje się jaśniejszy. Ten efekt jest również znany jako aberracja relatywistyczna.
Po pierwsze, te efekty są klasyczne, więc kwantyzacja nie ma znaczenia. Po drugie, zwiększona szybkość pochłaniania fotonów odpowiada tylko za niewielką część jasności zwiększać. Po trzecie, aberracja odnosi się do zmiany kąta, a nie do uderzenia większej liczby fotonów.
Na tym slajdzie znajduje się również obraz z podpisem ” przesuwającym się w lewo, obiekty po lewej stronie są jaśniejsze niż obiekty po prawej stronie „, nawet jeśli na obrazie nie jest to prawdą (co jest podobne do obrazu u góry tej odpowiedzi) . Oczywiście powinno to być prawdą. Trudno mi zrozumieć, jak nigdy na żadnym etapie rozwoju nie zorientowali się, że ich moduł cieniujący jest wadliwy, biorąc pod uwagę jego szaloną wydajność.
Musisz być znacznie bliżej prędkości światła, aby zauważyć bardziej dramatyczne efekty transformacji Lorentza w porównaniu z efektami Dopplera i Searchlight. Pod koniec gry efekty Dopplera i Searchlight są usuwane, aby transformacja Lorentza była łatwiejsza do zobaczenia.
Tutaj mówią ” Transformacja Lorentza „, ale wydaje się oznaczać aberrację. Transformacja Lorentza nie jest „t ” efektem „; to tylko sposób na konwersję między układami współrzędnych. Układy współrzędnych są bez znaczenia i nie wpływają na to, co widzisz.
Obiekty znajdujące się normalnie poza polem widzenia mogą stać się widoczne, gdy zbliżasz się do prędkości światła , jak widzisz je takimi, jakimi były w przeszłości.
Tak, widzisz je takimi, jakimi były w przeszłości, ale widzisz je z tej samej przeszłości czas bez względu na to, jak szybko się poruszasz (na przykład zegary będą pokazywać ten sam odczyt niezależnie od prędkości). Twoje pole widzenia poszerza się, gdy idziesz do przodu z powodu aberracji, którą najłatwiej zrozumieć jako efekt lokalny spowodowany ruchem kamery / oka, jak widać tutaj .
