Ի՞նչ կլիներ, եթե լույսի արագությունը 5 կմ/ժ լիներ. Relativity Park

Այս ամիս հրապարակված ինտերակտիվ սիմուլյատորը հարաբերականության հատուկ տեսությունը բառացիորեն այգում զբոսանքի է վերածում։ «Relativity Park» նախագծում, որը ստեղծել է ծրագրավորող Դմիտրի Բրանթը, լույսի արագությունը նվազեցված է մինչև 5 կմ/ժ՝ մոտավորապես քայլքի արագությամբ, այնպես որ հարաբերականության էֆեկտները երևում են մարդկային մասշտաբով, այլ ոչ թե թաքնվում մասնիկների ֆիզիկայի թվերի հետևում։

Այգի, որտեղ լույսը դանդաղ է սողում

Էջը աշխատում է բրաուզերում և ներկայացնում է փոքրիկ այգի՝ միջանցք, լապտերասյուներ, սատանայի անիվ, կարուսել և մաքոք։ Էկրանի ցուցիչը հետևում է ձեր արագությանը, β = v/c հարաբերությանը, Լորենցի γ գործակցին, նրան, թե որքան ձգված է երևում աշխարհը առջևում, և երկու ժամացույցի՝ «ձեր ժամացույցին» ու աշխարհի ժամացույցին։

Արագանալ կարելի է սլաքների կամ WASD-ի միջոցով, մկնիկով շրջվել, բացատը կանգնեցնում է։ L, G, C և B ստեղները միացնում են առանձին էֆեկտներ՝ լույսի ուշացում, աբերացիա և կծկում, Դոպլերի գույն և հարաբերականային ճառագայթում, իսկ R-ը վերադարձնում է մեկնարկին, Tab-ը բացում է կարգավորումները։

Ինչ է երևում զբոսանքի ընթացքում

Վերև սլաքը սեղմելիս տեսադաշտը նեղանում է շարժման ուղղությամբ և թեքվում դեպի կապույտը. հետ նայելիս պատկերը կարմրած ու ձգված է։ Երկու ժմչփերը ուղղակիորեն ցույց են տալիս ժամանակի դանդաղումը։ Լապտերները թարթում են աշխարհի ժամանակի ամեն վայրկյանը մեկ․ մոտենալիս թարթումը արագանում է և դառնում կապույտ, հեռանալիս՝ դանդաղում ու կարմրում, ինչը միացնում է ժամանակի դանդաղումը հարաբերականային Դոպլերի էֆեկտի հետ։

Սատանայի անիվը և կարուսելի խցիկները շարժվում են լույսի արագության 75%-ով։ Յուրաքանչյուր խցիկ կծկված է սեփական շարժումով, և քանի որ ատրակցիոնի տարբեր մասերից լույսը հասնում է տարբեր պահերի, ամբողջ կառույցը երևում է այնպես, կարծես տարբեր ժամանակներում դիտված լինի․ այս էֆեկտը կոչվում է Տերելի պտույտ։ Միջանցքի վերջում գտնվող մաքոքը նույնպես այդպես է վարվում։

Ավելին, քան խաղալիք

Նախագծի փաստաթղթերը բացատրում են, որ ռենդերինգը ֆիզիկապես հիմնավորված է, ոչ թե դեկորատիվ։ Յուրաքանչյուր տեսանելի կետի համար ռենդերերը ետ է գնում անցյալի լույսի կոնով, որպեսզի պարզի, թե երբ է լույսը դուրս եկել․ շարժվող օբյեկտների համար դա նշանակում է լուծել g(a) = a − |p(t−a) − eye| / c = 0 հավասարումը, որտեղ g’(a) = 1 + (v·n̂)/c ածանցյալը կարող է իջնել մինչև 0.14 կարուսելի խցիկի անկյուններում, երբ խցիկը շարժվում է 0.857c արագությամբ․ դա բավական է, որ Նյուտոնի սովորական իտերացիան բաց թողնի մի ամբողջ պտույտ և եռանկյունները ցրի ամբողջ տեսարանով։

Այնուհետև յուրաքանչյուր կետ Լորենցի ձևափոխությամբ տեղափոխվում է դիտորդի ակնթարթային դադարի համակարգ։ Աբերացիան, Լորենցի կծկումը և Տերելի պտույտը բխում են հենց այդ մեկ քայլից․ փաստաթղթերը նշում են, որ Տերելի պտույտն իրականում պտույտ չէ, այլ այն, ինչ լույսի ուշացումը անում է արդեն կծկված օբյեկտի հետ։ Հետևի կողմերի հեռացումն անջատված է, քանի որ էֆեկտը ցույց է տալիս նաև դիտորդից հեռու ուղղված մակերեսներ, իսկ լոգարիթմական խորությունը օգտագործվում է այն պատճառով, որ γ(1+β)-ով ձգվելուց հետո տեսանելի տեսարանը տարածվում է սանտիմետրերից մինչև տասնյակ կիլոմետրեր։

Սատանայի անիվը միտումնավոր խառնում է համակարգերը․ յուրաքանչյուր գոնդոլա տրված է սեփական դադարի համակարգում, իսկ շրջանակին՝ որը կոշտ պտտվող օղակ է և չունի գլոբալ դադարի համակարգ (Էրենֆեստի պարադոքսը), համաշխարհային գծերը տրված են անմիջապես աշխարհի համակարգում և մնում են լույսի արագությունից փոքր ու ինքնահամաձայն։