Virtuaalne reaalsus võib teid viia kaugetesse kohtadesse - mäetippudesse, kaugetesse linnadesse ja isegi fantastilistesse mängumaailmadesse. Kunstnike ja matemaatikute meeskond lisab nüüd sellesse loendisse: universumid, kus tavapärased geomeetria ja füüsika reeglid ei kehti.
Uurimisrühma eleVR asutanud Vi Hart juhtis meeskonda, kes rajas virtuaalse maastiku, mis näeb välja nagu lõputult korduvate kambrite komplekt. See virtuaalne maastik järgib mitte-eukleidilise geomeetria tüüpi reegleid, mida nimetatakse hüperboolseks geomeetriaks (nimetatakse ka H-ruumiks). See töötab teisiti kui tavaline maailm, mis järgib niinimetatud Eukleidese geomeetriat. Selles VR-universumis võib põrand edasi kõndides jalgadest maha kukkuda ja vahemaad pole just sellised, nagu nad paistavad - kõik seetõttu, et jooned ja nurgad ei käitu nii, nagu nad tavamaailmas teevad.
"H-ruumis on natuke pead liigutades see normaalne, aga kui teete suuremaid liigutusi, on see erinev," rääkis Live Oklahoma State University uuringute kaasautor ja matemaatika assistent Henry Segerman Live'ile Teadus. Seda seetõttu, et H-ruumis "on suur osa sellest teile väga lähedal", mis tähendab, et kahe punkti vahel on ruumi teatud suundades vähem kui Eukleidese ruumis, kus vahemaa ühik on ühtlane pikkus.
Tulemusi saab kasutada nii akadeemilises valdkonnas kui ka videomängude valdkonnas. Projekti ajendiks oli siiski rohkem kunst kui teadus: "Matemaatika ja kunst ei ole teineteisest nii kaugel," sõnas Hart. "Nii matemaatikas kui ka kunstis saame rääkida täiesti väljamõeldud maailmadest."
Reeglite järgimine
Enamik igapäevaelus kasutatavaid geomeetriaid on lamedate ruumide geomeetria ehk Eukleidese geomeetria, mida nimetatakse seetõttu, et Kreeka matemaatik Euclid pani kirja paljud selle põhimõtted. Näiteks loodavad Earthlings, et paralleelseid jooni kunagi ei kohtata ja kui kolmnurga sisenurgad kokku liita, tuleb see välja 180 kraadini. See tähendab ka seda, et kui kõnnite 10 jalga edasi, teete paremale, kõnnite sama vahemaad ja korrake toimingut veel kolm korda, kui naasete samasse punkti.
Mitte-eukleidiline geomeetria ei tööta nii. Sfääri pinnale kirjutatud kolmnurgal - sfäärilisel geomeetrilisel ruumil - on sisenurgad rohkem kui 180 kraadi ja sadulakujulisele pinnale tõmmatud kolmnurgal - hüperboolne geomeetriline ruum - võib olla vähem kraadi. Sfäärilist geomeetriat kasutatakse navigeerimisel, kuna Maa pind on sfääriline. Hüperboolsed geomeetriad näitavad kosmoloogias rohkem esile.
"Hüperboolne ruum on pigem Pringlesi kiibi kujuline," ütles Segerman.
Lõpptulemus on see, et mitte-eukleidiliste maailmade uurimine virtuaalse reaalsuse kaudu on sügavalt imelik. Selleks, et teadlased tõlgiksid selle veidra valduse VR-ruumi, pidid nad sisaldama vähemalt mõnda Eukleidese funktsiooni, kui ainult selleks, et muuta see kasutajate jaoks vähem häirivaks, ütles Segerman.
Projekt pole loodud koheseks kasutamiseks. Saadud VR-maastik võiks teha lõbusate videomängude maailmadeks ja seda saaks isegi õpilastele õpetada, kuidas sellistes ruumides navigeerida. Lisaks võiks sellist tüüpi ruumides visualiseerida teatud tüüpi andmeid, millel on palju "hargnevaid puid" - mida on tavaliselt keeruline visualiseerida.
See võib olla kasulik ka matemaatikas. "Mõnikord on selle sisestamine otsesem asi kui selle lugemine või arvutamine," sõnas Segerman. Mitte-eukleidilises ruumis isiklikult jalutamine on paljudele inimestele lihtsam kui seda paberil analüüsida, kuna inimene suhtleb meelte kaudu samamoodi nagu tavamaailmas.
Teine teadlane, keda ta tsiteerib, Jeff Weeks, on näiteks teinud lennusimulaatorid, mis töötavad just sellistes ruumides.
"" Pärispõhjus "(vähemalt minu arvates) on see, et lasta inimestel saada sisutasemel ülevaade erinevatest eukleidilistest geomeetriatest. Teisisõnu, selle asemel, et proovida valemi ja abstraktsete matemaatiliste mudelite kaudu mõista mitteeuklidilisi geomeetriaid. , tahame, et inimesed saaksid neid otse kogeda, "rääkis Weeks, sõltumatu teadlane, kes on kavandanud mängud matemaatiliste mõistete uurimiseks, Live Science'i e-kirjas.
Inimeste õpetamisel sellistes veidrates ruumides liikumiseks võib olla ka reaalainete eeliseid ka füüsikateadustes. Näiteks kogu universum on suurtes kosmoloogilistes mõõtkavades tegelikult mitte-eukleidiline ruum.
"Järeldus on järgmine: kui tahame mõista loodusmaailma, kus elame, peame lahti laskma eukleidilistest eelarvamustest ja saama end rahuldada mitmete muude geomeetriliste vormidega."
Uurimistöö üksikasjad on kahes artiklis, mis on avaldatud eeltrükisaidil arXiv.org.
