Das Spiel, das die Lichtgeschwindigkeit senkt: A Slower Speed of Light (2012)

 (gamelab.mit.edu)
2 Punkte von GN⁺ 2024-05-14 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Ein First-Person-3D-Prototyp, der spezielle Relativitätstheorie körperlich erfahrbar machen soll: Je mehr Orbs man sammelt, desto näher rückt die Lichtgeschwindigkeit im Spiel an die Gehgeschwindigkeit des Spielers heran
  • Rendert eine Welt mit verringerter Lichtgeschwindigkeit in Echtzeit, sodass sich Phänomene wie Doppler-Effekt, Zeitdilatation und Lorentz-Transformation während des Spielens beobachten lassen
  • Entwickelt mit dem Open-Source-Toolkit OpenRelativity für Unity; dient auch als Grundlage, auf der Entwickler, Lehrende und Physikinteressierte Relativitätsexperimente erstellen und teilen können
  • Downloads für Windows, Mac und Linux sind verfügbar; Ausführungsbeschränkungen wie Abstürze mit einigen Intel-Grafikchipsätzen und die Angabe der Auflösung unter Linux sollten gesondert berücksichtigt werden
  • Neben dem Spiel selbst sind auch Präsentationsmaterialien und zugehörige Paper veröffentlicht, wodurch es sich gut als Material für Unterricht, Demos und Entwicklungsexperimente eignet

Eine Welt mit verringerter Lichtgeschwindigkeit spielen

  • A Slower Speed of Light ist ein First-Person-3D-Spielprototyp, in dem die Lichtgeschwindigkeit mit jedem eingesammelten Orb sinkt
  • Die Lichtgeschwindigkeit im Spiel kann sich der maximalen Gehgeschwindigkeit des Spielers annähern; dabei werden die visuellen Effekte der speziellen Relativitätstheorie schrittweise sichtbar
  • Zu den Effekten, die in Echtzeit bis hin zu Vertex Accuracy gerendert werden, gehören:
    • Doppler-Effekt: Rot- und Blauverschiebung sichtbaren Lichts sowie die Verschiebung von Infrarot- und Ultraviolettstrahlung in den sichtbaren Bereich
    • Searchlight-Effekt: Zunahme der Helligkeit in Bewegungsrichtung
    • Zeitdilatation: Unterschied zwischen dem Zeitfluss, den der Spieler wahrnimmt, und dem der Außenwelt
    • Lorentz-Transformation: Verzerrung des Raums bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit
    • Runtime-Effekt: Das Phänomen, dass Objekte aufgrund der Laufzeit des Lichts in ihrer vergangenen Gestalt gesehen werden können
  • Ziel ist eine pädagogisch reichhaltige Erfahrung, die zugängliches Gameplay und ein Fantasy-Setting mit Forschung in theoretischer und computergestützter Physik verbindet
  • Präsentationsmaterial zu Relativitätseffekten ist als PPT und PPTX verfügbar

OpenRelativity und Laufzeitumgebung

  • Das Spiel wurde mit OpenRelativity entwickelt, einem Open-Source-Toolkit für die Unity-Game-Development-Umgebung
    • OpenRelativity ist ein Werkzeug, das Spieleentwicklern, Lehrenden und Physikinteressierten hilft, Experimente zur Erkundung von Effekten der speziellen Relativitätstheorie zu erstellen, zu testen und zu teilen
  • Der Download ist nach Windows, Mac und Linux aufgeteilt
  • Die getesteten Laufzeitumgebungen umfassen folgende Konfigurationen
    • Intel Core 2 Duo T9900 oder Core i7, 2,8 GHz Taktfrequenz
    • Windows 7, Mac OS X 10.6.8 Snow Leopard oder höher, Linux Ubuntu 13
    • AMD Radeon HD 6970M, AMD Mobility Radeon HD 4850, Nvidia GeForce 9600M GT
    • 8 GB RAM
  • Die Informationen zum technischen Support enthalten einige Ausführungsbeschränkungen
    • Einige Nutzer berichten, dass es auch unter Windows XP und mit 2 GB RAM laufen kann
    • Es gibt einen bekannten Bug, bei dem das Spiel auf Computern mit bestimmten Intel-Grafikchipsätzen abstürzt; die Beta-Version kann dieses Problem möglicherweise beheben
    • Unter Windows muss das Spiel bei Systemen mit mehreren Grafikprozessoren möglicherweise mit einem nicht standardmäßigen Grafikprozessor ausgeführt werden
  • Unter Linux kann die Auflösung im Spielordner über Kommandozeilenoptionen angegeben werden
    • 32 Bit: ./"A Slower Speed of Light.x86" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • 64 Bit: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • Beispiel: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width 1280 -screen-height 720
    • Die vollständigen Kommandozeilenoptionen von Unity sind in der Dokumentation zu finden

Unterrichtsmaterialien und zugehörige Veröffentlichungen

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2024-05-14
Hacker-News-Meinungen

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

  • Als Einstieg, um mit einer niedrigen Lichtgeschwindigkeit Intuition für die spezielle Relativitätstheorie zu entwickeln, kann ich George Gamows „Mr Tompkins in Wonderland“ (oder „in paperback“) wirklich empfehlen.
    Diese kurzen Geschichten behandeln etwa die Frage, wie die Welt aussähe, wenn die Lichtgeschwindigkeit 10 Meilen pro Stunde betrüge.

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

      Die Reihe besteht aus vier Büchern: „Mr Tompkins in Wonderland“ (1940), „Mr Tompkins Explores the Atom“ (1945), „Mr Tompkins Learns the Facts of Life“ (1953) und „Mr Tompkins Inside Himself“ (1967).
      Zu den letzten beiden Titeln gäbe es Witze zu machen, aber ich lasse es.

    • Redshift Rendezvous von John E. Stith ist ebenfalls einen Blick wert.
      Es ist kein Tutorial, sondern ein Roman, aber an mehreren Stellen spielen relativistische Effekte eine große Rolle.

    • Ich weiß nicht, ob das physikalisch Sinn ergibt.
      Alle anderen Geschwindigkeiten, an die wir gewöhnt sind, werden letztlich ebenfalls als Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit festgelegt, also würden sie wohl proportional langsamer werden.
      Wenn die Lichtgeschwindigkeit zum Beispiel 10 Meilen pro Stunde betrüge, läge die Schallgeschwindigkeit bei ungefähr 0,6 Zoll pro Stunde, ein Tag wäre viel länger, und chemische Reaktionen würden Stunden dauern.
      Insgesamt gäbe es für Menschen in dieser Welt wohl keinen tatsächlichen Unterschied; alles würde sich völlig gleich anfühlen.

  • Ein verwandtes Spiel ist Velocity Raptor (2012): https://www.testtubegames.com/velocityraptor.html

    Frühere Diskussion: „Velocity Raptor – an adventure in 2+1 dimensions“ (März 2015, 39 Kommentare): https://news.ycombinator.com/item?id=9247460
    Schön, dass es von Flash nach HTML5 portiert wurde und noch online ist.

  • Früher gab es ein Flash-Spiel zu Lernzwecken, das Prinzipien der Relativitätstheorie in die Spielregeln eingebaut hatte.
    Man bewegte sich, soweit ich mich erinnere, durch 2D-Räume von Punkt A nach Punkt B, und es gab Entfernungs- und Farbänderungen.
    Wenn man sich zum Beispiel in eine bestimmte Richtung bewegte, änderte sich die Farbe eines Schlosses, sodass man es mit einem Schlüssel derselben Farbe öffnen konnte.
    Es machte Spaß, wurde von einem Physiker entwickelt und lag auf einer schlichten persönlichen Website, aber ich weiß nicht mehr, wo ich es gesehen habe.
    Falls jemand es kennt, wäre ein Link schön.

  • Cooles Konzept, aber ich war nach etwa 5 Minuten durch, und ungefähr zu dem Zeitpunkt wurde mir übel.

  • Die nächste Version könnte behandeln, was passiert, wenn Alpha genau nahe an 1/137 herankommt.

    • Nach meinem Laienverständnis würden schon kleine Änderungen der Feinstrukturkonstante dazu führen, dass Atome oder Moleküle, wie wir sie kennen, praktisch nicht mehr existieren.
      Das Spiel sähe also ungefähr so aus:

      a=1/1: Nichts in Sicht

      …

      a=1/136: Nichts in Sicht

      a=1/137: Bumm! Leben, das Universum und der ganze Rest

      Ich könnte falschliegen oder die Zahlen verkehrt herum verstanden haben, aber die Lichtgeschwindigkeit wirkt unter den universellen Konstanten wie ein ungewöhnlicher Fall, bei dem sich interessante, graduelle Änderungen zeigen lassen, wenn sich ihr Wert ändert.

    • Ich bin kein Experte: Was ist Alpha?

  • Ein weiteres Spiel aus der Kategorie „Mathematik/Physik durch Gameplay vermitteln“ ist Hyperbolica.
    Es lässt einen eine 3D-Welt mit hyperbolischer Geometrie und später sphärischer Geometrie erkunden; das fühlt sich ziemlich hirnverdrehend an.

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

  • Als es erstmals erschien, war es für damalige Computer ein extrem schwergewichtiges Programm.

    • Haha, ein „core 2 duo“ ist doch ungefähr Hardware von 2005, oder?
      Auf heutiger Hardware dürfte es flüssig laufen.

  • Was würde zum Beispiel passieren, wenn ich mich mit 1 m/s bewege und die Lichtgeschwindigkeit 2 m/s beträgt?
    Es könnte besondere Eigenschaften geben, wenn es genau die Hälfte ist oder ein bestimmtes Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit hat.

    • Das Verhältnis ist nur bei Schwingungen wichtig, also bei Frequenzen.
      Denn Schwingung ist eine Nichtgleichförmigkeit innerhalb einer Periode; Translationsgeschwindigkeit hat diese Eigenschaft nicht.

      Die für die spezielle Relativitätstheorie zentralen Lorentz-Transformationen bilden [0, c] auf [0, unendlich] ab, daher lässt sich das Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit nicht absolut definieren.
      Licht hat in seinem eigenen Bezugssystem eine unendliche Geschwindigkeit.

    • Soweit ich weiß, ist das nicht so.
      Die Beziehung zwischen der eigenen Geschwindigkeit und der Lichtgeschwindigkeit ist eine ziemlich stetige Kurve, die sich einer Asymptote nähert.
      Seltsam wird es erst, wenn man der Lichtgeschwindigkeit sehr nahekommt; in deinem Beispiel also etwa bei 1,9 bis 1,999 m/s. Die Physik „bricht“ bei 2 m/s, aber zwischen 0 und 1,999 passiert an keinem einzelnen Punkt plötzlich etwas Erstaunliches.

    • Ich habe dazu einmal ein YouTube-Video gesehen.

      Vielleicht war es dieses:

      https://youtu.be/ge_j31Yx_yk