Jocul „O viteză mai lentă a luminii” de la MIT pretinde că simulează efectele relativitate specială:
Efectele vizuale ale relativității speciale devin treptat evidente jucătorului, sporind provocarea de joc. Aceste efecte, redate în timp real la precizia vârfurilor, includ efectul Doppler (schimbarea roșie și albastră a luminii vizibile și deplasarea luminii infraroșii și ultraviolete în spectrul vizibil); efectul reflectorului (luminozitate crescută în direcția de deplasare); dilatarea timpului (diferențe în trecerea percepută a timpului de la jucător și lumea exterioară); Transformarea Lorentz (deformarea spațiului la viteze aproape de lumină); și efectul runtime (capacitatea de a vedea obiecte așa cum erau în trecut, datorită timpului de călătorie al luminii).
Dar restricționarea redării motorul relativității speciale nu pierde câteva efecte care s-ar putea întâmpla aproape de viteza luminii? Mai ales mă gândesc la efectele legate de inerție și accelerația / rotația observatorului. Deci, lipsesc efecte importante care ar face jocul o simulare chiar mai realistă a mișcării aproape de viteza luminii?
Comentarii
- Întrebare excelentă – și mulțumesc pentru link. ‘ Mă voi uita la asta în acest weekend. După Diavolul ‘ s Tuning Fork, am încercat să găsesc jocuri cu reguli de percepție diferite. devilstuningfork.com
- @RoryAlsop Dacă vă place geometria diferită, există și HyperRogue III (un joc de tip rogue pe un plan hiperbolic). Îmi place să joc este foarte mult.
- Acest articol explică faptul că relativitatea specială este perfect auto-consistentă în ceea ce privește accelerația și rotația – ea doar că matematica devine mai complexă în inerti toate sistemele care accelerează / rotesc.
Răspuns
Am jucat jocul, vezi raportul meu:
și eu alătură-te lui M. Buettner. Sunt încrezător că toate efectele relativiste sunt încorporate. Include contracția lungimii în direcția mișcării, dilatarea timpului, dar acele lucruri de bază sunt schimbate rapid prin faptul că arată într-adevăr ceea ce „vedeți” și nu ce „există” la o valoare fixă a coordonatei dvs. instantanee $ t „$.
Deci, efectele care sunt„ pur optice ”și depind de propagarea luminii și de efectele relativiste care o schimbă includ schimbarea Doppler relativistă – lucrurile schimbă culoarea imediat când schimbi viteza, deși schimbarea locația dvs. este neglijabilă la început – și micșorarea direcțiilor transversale dacă vă „mutați înainte (sau extinderea lor dacă vă deplasați înapoi) ceea ce face ca obiectul să pară” mai departe „(optic mai mic) dacă vă” mutați înainte. Din cauza această scădere, puteți vedea efectiv „în spatele capului dvs.” De asemenea, vedeți lucrurile cum arătau cu ceva timp în urmă.
Datorită contracției transversale, vedeți, de asemenea, linii drepte ca linii curbate, dacă viteza dvs. este suficient de mare. Ar trebui, de asemenea, să ver dacă tramvaiele care se mișcă în fața ta de la stânga la dreapta sunt „rotite de-a lungul unei axe verticale”. Nu am putut verifica acest efect, dar nu văd niciun motiv să cred că simularea lor ar trebui să o facă incorect.
Joc bun. Vezi și Relativitate în timp real și Velocity Raptor . Puteți ajunge la acele surse de pe blogul meu menționat în partea de sus.
Cu toate acestea, sunt sigur că comentariile „relativiste generale” sunt bărbați de paie. Dacă spațiul-timp este plat și, în absența câmpurilor gravitaționale puternice, este, nu există niciun motiv pentru care simularea adecvată ar trebui să ia în considerare relativitatea generală. copilul (și celelalte stele ale jocului) accelerează. Desigur, accelerația „rupe” obiecte solide, deoarece lungimile corespunzătoare se schimbă asimetric etc., dar dacă materialul este suficient de flexibil, obiectele supraviețuiesc.
Comentarii
- Velocity Raptor este (de asemenea) minunat, vă mulțumim pentru distribuire.
- Despre ultimul dvs. paragraf: nu am ‘ Nu ați văzut simularea, dar n-ar ‘ un impuls atât de mare ar însemna, de asemenea, că GR trebuie luat în considerare, mai degrabă decât gravitația newtoniană?
Răspuns
Există unele probleme grave cu jocul. Mi-aș dori să fi auzit despre asta în 2012, când ar fi existat vreo speranță de a le remedia. Mi-aș dori, de asemenea, ca Luboš Motl să fi remarcat problemele în 2012.
Cred că simularea aberației este corectă. Este greu de spus despre dilatarea timpului și întârzierea timpului de călătorie a luminii, deoarece nu se întâmplă prea mult în lumea jocului.
Cea mai mare problemă este că simularea schimbării Doppler este greșit de greșit.
Aici „o captură de ecran din joc:
Aici” o captură de ecran similară luată în repaus, la care am a aplicat un ” gradient Doppler ” folosind codul de deplasare Doppler din Backlight, radioul 4D:
Cu siguranță nu aș lua a doua imagine ca definitivă, dar este calitativ mult mai aproape de modul în care ar trebui să arate jocul. Obiectele albe iluminate de lumina stelelor au aproximativ un spectru de corp negru, deci atunci când Doppler s-a schimbat ar trebui să fie roșu, alb sau albastru , niciodată verde sau violet. Obiectele cu culori desaturate ar trebui să apară ca curcubee desaturate (uitați-vă la sol, care este albastru pal iar luminozitatea ar trebui să crească netedă în timp ce priviți de la dreapta la stânga.
Jocul nu este open source, dar este modulul de schimbare a schimbătorului Doppler , așa că am luat o privire la ea.
Funcționează prin ghicirea unui spectru de lumină (reprezentat ca o sumă de Gaussieni în spațiul lungimii de undă) din componentele RGB ale texturii, scalarea acestuia prin factorul de deplasare Doppler, implicându-l cu aproximări a funcțiilor de potrivire a culorilor XYZ (de asemenea sume de gausi), apoi convertirea XYZ în RGB. Acest lucru este rezonabil.
Prima problemă este că, în loc să ghicească un spectru larg care se apropie de un corp negru solar când culoarea este gri / alb, ei ghicesc vârfuri înguste la 463nm, 550nm și 615nm. nu este realist și este motivul pentru toate culorile ciudate din jumătatea dreaptă a capturii de ecran.
Culorile strălucitoare din stânga se datorează unei alte decizii de design ciudate. Împreună cu RGB, acestea acceptă Canalele de culoare IR și UV, care pot fi văzute doar atunci când sunt replate Doppler în domeniul vizibil, ceea ce este o idee bună. Dar ele sunt „din nou vârfuri ascuțite în spectru, iar texturile controlează lungimea de undă a vârfurilor, în timp ce amplitudinile sunt fixe. Pentru UV, alegeți o lungime de undă de la 0 nm la 380 nm (efectiv un interval infinit), în timp ce pentru IR aceasta” s 700nm la 1100nm (mai puțin de un interval 2: 1). Motivul pentru care vedeți curcubee RGB strălucitoare în fiecare textură când este modificat albastru, dar nu și când este redus, nu are nicio legătură cu fizica. Este pentru că puteți pune vârful UV obligatoriu la 0nm, unde nu va fi niciodată vizibil, dar nu puteți ascunde vârful IR obligatoriu.
De asemenea, scalarea luminozității pare a fi greșită. Ei înmulțesc lățimea Gaussienilor cu factorul de schimbare la roșu, care scalează energia integrată cu același factor, apoi se împart la factorul de schimbare la roșu cubizat. Ca rezultat, legea lor Stefan-Boltzmann este $ σT ^ 2 $ în loc de $ σT ^ 4 $ . Ar fi trebuit să fie împărțiți cu a cincea putere.
De asemenea, par să existe probleme cu codul de conversie spectru-RGB – curcubeul din stânga ar avea dungi ROYGBIV, nu doar RGB, dacă ar fi convertite corect.
O altă problemă minoră este că par să calculeze efectele în funcție de cât de tare „împingi joystick-ul, nu de cât de repede te miști. De exemplu, fantomele în mișcare apar roșu / albastru schimbate când ești staționar, dar dacă stai în fața unuia și îl lași să te împingă, rămâne albastru, deși este acum staționar față de tine și nu există efecte de mișcare pe fundal, chiar dacă se mișcă. De asemenea, schimbarea roșu / albastru a fantomelor nu se schimbă pe măsură ce viteza luminii scade aparent.
” ceea ce se întâmplă ” supliment la final (descărcabil și în format Powerpoint de pe site-ul web) are unele greșeli.
Lumina se comportă, de asemenea, ca un flux de particule numite fotoni. Când alergi către un flux de fotoni, mai mulți fotoni te lovesc și obiectul devine mai luminos. Acest efect este, de asemenea, cunoscut sub numele de Aberație relativistă.
În primul rând, aceste efecte sunt clasice, deci cuantificarea este irelevantă. În al doilea rând, rata crescută de absorbție a fotonilor reprezintă doar o mică parte a luminozității crește. În al treilea rând, aberația se referă la o schimbare de unghi, nu la mai mulți fotoni care vă lovesc.
Pe acest diapozitiv există și o imagine cu titlul ” care se deplasează spre stânga, obiectele din stânga sunt mai strălucitoare decât obiectele din dreapta „, chiar dacă acest lucru nu este adevărat în imagine (care este similar cu imaginea din partea de sus a acestui răspuns) . Ar trebui să fie adevărat, desigur. Mi-e greu să înțeleg cum nu au reușit niciodată să-și dea seama că umbrele lor erau buggy, având în vedere rezultatele sale nebunești.
Trebuie să fiți mult mai aproape de viteza luminii pentru a observa efectele mai dramatice ale transformării Lorentz în comparație cu efectele Doppler și Searchlight. La sfârșitul jocului, efectele Doppler și Searchlight sunt eliminate pentru a transforma Lorentz mai ușor de văzut.
Aici se spune ” Transformarea Lorentz ” dar par să însemne aberație. Transformarea Lorentz nu este „t un ” efect „; este doar un mod de conversie între sistemele de coordonate. Sistemele de coordonate nu au sens și nu afectează ceea ce vedeți.
Obiectele aflate în mod normal dincolo de câmpul dvs. vizual pot deveni vizibile atunci când vă apropiați de viteza luminii , așa cum îi vedeți așa cum erau în trecut.
Da, îi vedeți așa cum erau în trecut, dar îi vedeți în același trecut timpul, indiferent cât de repede te miști (ceasurile vor afișa aceeași citire independent de viteza ta, de exemplu). Câmpul dvs. de vedere se lărgește atunci când mergeți înainte din cauza aberației, care este cel mai ușor de înțeles ca un efect local datorat mișcării camerei / ochiului, așa cum se vede aici .
