Eksperymenty w drugim życiu ujawniają alternatywne prawa fizyki

Second Life to świat online, w którym ludzie używają awatarów do eksploracji i interakcji ze sobą oraz do budowania mniej więcej wszystkiego w oparciu o proste kształty geometryczne. Obiektami tymi rządzi zestaw mniej więcej podobnych do Ziemi praw fizyki, które symulują zachowanie pędu, grawitacji i elastyczności w zderzeniach i tak dalej.

Ale Second Life posiada również język skryptowy, który pozwala mieszkańcom wprowadzać dodatkowe efekty. Pozwala im kupować i sprzedawać przedmioty za wirtualne pieniądze, tworzyć tekstury na ubrania oraz animacje.

Pozwala też na różne sposoby modyfikowania zachowania obiektów. Innymi słowy, w Second Life prawa fizyki są do zdobycia.

A to rodzi ciekawą perspektywę. Ten język skryptowy pozwala ludziom symulować wszechświaty, w których materia rządzi się w zupełnie inny sposób.

Dziś Renato dos Santos z Lutheran University of Brazil w Canoas ujawnia swoje wysiłki, aby manipulować prawami fizyki w Second Life i jak jego mikroświaty pozwalają uczniom studiować i doświadczać praw ruchu, które są całkowicie odmienne od tych, które działają w naszym wszechświat.

Na początek Dos Santos charakteryzuje właściwości materii i prawa fizyki, które już działają w Second Life. Wskazuje, że świat ma stosunkowo złożone prawa rządzące pogodą oraz wschodem i zachodem Słońca.

„Słońce” Second Life zwykle wschodzi i zachodzi co cztery godziny ziemskie zawsze dokładnie naprzeciw księżyca w pełni, mówi. Serwery obliczają uproszczone rozwiązanie równań Naviera-Stokesa, aby symulować ruch wiatrów i chmur, które ewoluują w czasie na całym świecie.

Z drugiej strony w Second Life nie ma płynów. Woda to zwykła tekstura, która ma zastosowanie do przedmiotu, mówi. W konsekwencji nie ma wodoodporności ani oporu powietrza, ani koncepcji pływalności. Co więcej, światło w Second Life po prostu istnieje bez żadnego fizycznego mechanizmu zaangażowanego w jego produkcję czy propagację.

Wszystkie te i inne czynniki należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu mikroświata w Second Life. Niemniej jednak Dos Santos był w stanie stworzyć szereg interesujących symulacji.

Dobrym przykładem jest jego symulacja armaty strzelającej kulami armatnimi w celu zbadania ich trajektorii. Jednym z pierwszych wyzwań jest użycie języka skryptowego Second Life do wprowadzenia zestawu warunków początkowych kul armatnich — na przykład ich początkowej prędkości i położenia.

Po wykonaniu tej czynności możliwe jest obliczenie ich pozycji i prędkości w dowolnym momencie lotu. Prostą sprawą jest również obliczenie ich energii kinetycznej i pędu.

Jednak po wystrzeleniu kule armatnie nie poruszają się w linii prostej. Zamiast tego grawitacja przyciąga je do ziemi, a wiatr może zepchnąć je z kursu. Dos Santos twierdzi, że możliwe jest wbudowanie w język skryptowy reguł, które przeciwdziałają tym siłom. To właśnie umożliwia zupełnie inny zestaw praw ruchu.

Aby to zademonstrować, Dos Santos stworzył dwa różne zestawy praw, które można uruchomić za naciśnięciem przycisku. Pierwszym z nich są tradycyjne prawa ruchu Newtona, które prowadzą do znanych parabolicznych trajektorii.

Drugi zestaw praw opiera się na teorii impetu, która została spopularyzowana przez Jeana Buridana, francuskiego księdza i średniowiecznego naukowca działającego w XIV wieku. Teoria ta była ważnym intelektualnym prekursorem bardziej nowoczesnych koncepcji pędu i przyspieszenia.

Idee Buridana były rozwinięciem teorii Arystotelesa, że ​​kontynuacja ruchu zależy od ciągłego działania siły. Buridan rozszerzył to, wprowadzając właściwość zwaną impetus, którą formalnie zdefiniował jako ciężar pomnożony przez prędkość.

Jeden z uczniów Buridana opisał impet w ten sposób: Kiedy coś porusza kamieniem przemocą, oprócz nałożenia na niego rzeczywistej siły, nadaje mu pewien impet. W ten sam sposób grawitacja nie tylko nadaje ruch poruszającemu się ciału, ale także daje mu siłę napędową i impuls…

Matematyczny wzór Buridana na impuls pozwala na włączenie go do symulacji Second Life, co dokładnie zrobił Dos Santos. Pozwala to uczniom eksperymentować z różnymi prawami i zobaczyć ich skutki.

Co ciekawe, prawa Buridana prowadzą do trajektorii kuli armatniej, która przypomina trochę trajektorię piłki golfowej, która porusza się w górę, a następnie nagle opada z powodu oporu powietrza.

Możesz oglądać filmy z tych eksperymentów tutaj .

To ciekawe podejście, które ma przydatne potencjalne zastosowania w edukacji. Ale z pewnością jest dużo więcej do zrobienia w wirtualnych światach, takich jak Second Life.

Ciekawym pytaniem jest, jak opracować eksperymenty w wirtualnym świecie, które sprawdzają poszczególne prawa fizyki w działaniu i sytuacjach, w których się załamują.

Na przykład pojęcie czasu można zbadać za pomocą eksperymentów obejmujących symultaniczność. Może nawet ujawnić luki, które można wykorzystać dla odrobiny zabawy.

Takie podejście wymagałoby znacznie większej pomysłowości i dokładniej symulowałoby w realnym świecie pracę fizyków, którzy nie znają z góry praw i mają jedynie swoje obserwacje do kierowania nimi.

Tego rodzaju podejście zostało przetestowane w wirtualnych światach takich jak Minecraft ale jest oczywiste, że istnieje możliwość zastosowania tego samego podejścia w innych miejscach.

Prawa wirtualnej fizyki są do wzięcia, jeśli ktoś ma pomysłowość i wolny czas, aby je wykorzystać.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1405.6703 : Second Life jako platforma do symulacji fizycznych i mikroświatów: ocena

ukryć