光の速度を遅くするゲーム A Slower Speed of Light (2012)

 (gamelab.mit.edu)
2 ポイント 投稿者 GN⁺ 2024-05-14 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 特殊相対性理論を体感的に理解できるように作られた一人称3Dプロトタイプで、オーブを集めるほどゲーム内の光の速度がプレイヤーの歩行速度に近づく
  • 光の速度を遅くした世界をリアルタイムでレンダリングし、ドップラー効果、時間遅延、ローレンツ変換のような現象をプレイ中に確認できる
  • Unity向けオープンソースツールキット OpenRelativity で制作されており、開発者・教育者・物理に関心のある人が相対論の実験を作って共有する基盤としても使われる
  • Windows、Mac、Linux向けのダウンロードがあり、一部のIntelグラフィックチップセットでのクラッシュやLinuxでの解像度指定といった実行上の制約を別途考慮する必要がある
  • ゲーム自体だけでなく、発表資料や関連論文もあわせて公開されており、教育・デモ・開発実験用の資料として活用しやすい

光の速度を遅くした世界をプレイする

  • A Slower Speed of Light は、オーブを収集するたびに光の速度が下がる一人称3Dゲームプロトタイプ
  • ゲーム内の光の速度はプレイヤーの最大歩行速度に近づけることができ、その過程で 特殊相対性理論の視覚効果 が段階的に現れる
  • リアルタイムで頂点単位の精度(vertex accuracy)までレンダリングされる効果は次のとおり
    • ドップラー効果: 可視光の赤方偏移・青方偏移や、赤外線・紫外線が可視光領域へ移動する現象
    • サーチライト効果: 移動方向の明るさが増加する現象
    • 時間遅延: プレイヤーと外部世界が認識する時間の流れの差
    • ローレンツ変換: 光に近い速度で空間が歪む現象
    • ランタイム効果: 光の移動時間のために物体を過去の姿として見られる現象
  • 親しみやすいプレイとファンタジー設定を、理論・計算物理学研究と結び付けて、教育的に豊かな体験を目指している
  • 相対論効果の発表資料は PPT と PPTX で入手できる

OpenRelativityと実行環境

  • ゲームはUnityゲーム開発環境向けオープンソースツールキット OpenRelativity で制作されている
    • OpenRelativityは、ゲーム開発者、教育者、物理に関心のある人が特殊相対性理論の効果を探究する実験を作成し、テストし、共有できるよう支援するツール
  • ダウンロードはWindows、Mac、Linux向けに分かれている
  • テスト済みの実行環境には次の構成が含まれる
    • Intel Core 2 Duo T9900 または Core i7、2.8GHzクロック周波数
    • Windows 7、Mac OS X 10.6.8 Snow Leopard以降、Linux Ubuntu 13
    • AMD Radeon HD 6970M、AMD Mobility Radeon HD 4850、Nvidia GeForce 9600M GT
    • 8GB RAM
  • 技術サポート情報にはいくつかの実行上の制約が含まれる
    • 一部ユーザーからは、Windows XPと2GB RAMでも実行できるとの報告がある
    • 一部のIntelグラフィックチップセットを搭載したコンピューターではゲームがクラッシュする既知のバグがあり、ベータ版でこの問題が修正される可能性がある
    • Windowsで複数のグラフィックプロセッサを使用している場合、デフォルトではないグラフィックプロセッサで実行する必要があることがある
  • Linuxではゲームフォルダー内でコマンドラインオプションにより解像度を指定できる
    • 32ビット: ./"A Slower Speed of Light.x86" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • 64ビット: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • 例: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width 1280 -screen-height 720
    • Unityの全コマンドラインオプションは ドキュメント で確認できる

教材と関連出版物

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1件のコメント

 
GN⁺ 2024-05-14
Hacker News のコメント

  • https://web.archive.org/web/20240513041141/http://gamelab.mi...

  • 低い光速を通じて特殊相対性理論の直感を養う入門書として、George Gamow の “Mr Tompkins in Wonderland”（または “in paperback”）を本当におすすめする
    これらの短編は、光速が時速10マイルだったら世界はどう見えるか、といった内容を扱っている

    • https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mr_Tompkins

      シリーズは、1940年の “Mr Tompkins in Wonderland”、1945年の “Mr Tompkins Explores the Atom”、1953年の “Mr Tompkins Learns the Facts of Life”、1967年の “Mr Tompkins Inside Himself” の4冊から成る
      最後の2つのタイトルにはネタにできるところがあるが、あえてやめておく

    • John E. Stith の Redshift Rendezvous も読む価値がある
      チュートリアルではなく小説だが、いくつもの場面で相対論的効果が大きな役割を果たす

    • 物理的に筋が通っているのかは分からない
      私たちになじみのある他のあらゆる速度も、結局は光速の一部として決まるので、比例して遅くなりそうだ
      たとえば光速が時速10マイルなら、音速は1時間あたり0.6インチほどになり、1日はずっと長くなり、化学反応にも何時間もかかるだろう
      全体としては、この世界の人間にとって実際の違いはなく、すべてがまったく同じように感じられるのではないか

  • 関連するゲームに Velocity Raptor（2012）がある: https://www.testtubegames.com/velocityraptor.html

    以前の議論: “Velocity Raptor – an adventure in 2+1 dimensions”（2015年3月、コメント39件）: https://news.ycombinator.com/item?id=9247460
    Flash から HTML5 に移植され、今もオンラインに残っているのはうれしい

  • 以前、教育目的で相対性理論の原理をゲームのルールに取り入れた Flash ゲームがあった
    2D の部屋を通って A 地点から B 地点へ移動する構成で、距離の変化や色の変化があったと記憶している
    たとえば特定の方向に動くと錠前の色が変わり、同じ色の鍵で開けられた
    面白く、物理学者が作ったもので、素朴な個人サイトに載っていたのだが、どこで見たのか思い出せない
    知っている人がいればリンクを共有してほしい

  • すばらしいコンセプトだが、クリアするのに5分ほどかかり、その頃から乗り物酔いし始めた

  • 次のバージョンでは、アルファがちょうど 1/137 に近づいたときに起こることを扱えるかもしれない

    • 非専門家としての理解では、微細構造定数が少し変わるだけでも、私たちの知る原子や分子は事実上存在しなくなる
      だからゲームはだいたいこんな感じになりそうだ

      a=1/1: 見える限り何もない

      …

      a=1/136: 見える限り何もない

      a=1/137: ドカン！ 生命、宇宙、そしてすべて

      間違っているかもしれないし、数字を逆に理解しているかもしれないが、光速は普遍定数の中でも、値が変わったときの効果のなだらかな変化を興味深く見せられる珍しい例のように感じる

    • 専門家ではないのだが、アルファって何？

  • 「ゲームプレイで数学／物理を教える」系の別のゲームとして Hyperbolica がある
    双曲幾何学、後には球面幾何学が適用された 3D 世界を探索するゲームで、頭がねじ曲がるような感覚になる

    https://store.steampowered.com/app/1256230/Hyperbolica/

  • これが最初に出た当時のコンピュータで動かすには、ものすごく重いプログラムだった

    • はは、“core 2 duo” ならだいたい2005年ごろの代物じゃないか？
      最近のハードウェアなら滑らかによく動きそうだ

  • たとえば自分が 1m/s で移動していて、光速が 2m/s なら何が起きるのだろう？
    ちょうど半分だったり、光速と特定の比率だったりすると、何か特別な性質がありそうに思える

    • 比率が重要になるのは振動、つまり周波数の場合だけだ
      振動は1周期内の不均一性だからで、並進速度はそういう性質ではない

      特殊相対性理論の核心であるローレンツ変換は [0, c] と [0, 無限大] の間の対応なので、光速に対する比率を絶対的に定義することはできない
      光は自分の基準系では無限の速度を持つ

    • 私の知る限り、そうではない
      自分の速度と光速の関係は漸近線に近づく、かなり連続的な曲線だ
      おかしくなるのは光速に非常に近づいたときなので、例で言えば 1.9〜1.999m/s くらいで、物理は 2m/s で「破綻」するが、0〜1.999 のどこか一点で突然すごいことが起きるわけではない

    • その話題に関する YouTube 動画を見たことがある

      たぶんこの動画かもしれない

      https://youtu.be/ge_j31Yx_yk