빛의 속도를 낮추는 게임 A Slower Speed of Light (2012)

 (gamelab.mit.edu)
2P by GN⁺ | ★ favorite | 댓글 1개
  • 특수상대성이론을 몸으로 이해하도록 만든 1인칭 3D 프로토타입으로, 오브를 모을수록 게임 속 빛의 속도가 플레이어의 보행 속도에 가까워짐
  • 빛의 속도를 낮춘 세계를 실시간으로 렌더링해 도플러 효과, 시간 지연, 로런츠 변환 같은 현상을 플레이 중에 확인할 수 있음
  • Unity용 오픈소스 툴킷 OpenRelativity로 제작되어, 개발자·교육자·물리학 관심자가 상대론 실험을 만들고 공유하는 기반으로도 쓰임
  • Windows, Mac, Linux용 다운로드가 있으며, 일부 Intel 그래픽 칩셋 충돌과 Linux 해상도 지정 같은 실행 제약을 따로 고려해야 함
  • 게임 자체뿐 아니라 발표 자료와 관련 논문이 함께 공개되어, 교육·시연·개발 실험용 자료로 활용하기 좋음

빛의 속도를 낮춘 세계를 플레이하기

  • A Slower Speed of Light는 오브를 수집할 때마다 빛의 속도가 줄어드는 1인칭 3D 게임 프로토타입임
  • 게임 속 빛의 속도는 플레이어의 최대 보행 속도에 가까워질 수 있고, 그 과정에서 특수상대성이론의 시각 효과가 단계적으로 드러남
  • 실시간으로 정점 단위 정확도(vertex accuracy)까지 렌더링되는 효과는 다음과 같음
    • 도플러 효과: 가시광의 적색·청색 편이와 적외선·자외선이 가시광 영역으로 이동하는 현상
    • 서치라이트 효과: 이동 방향의 밝기가 증가하는 현상
    • 시간 지연: 플레이어와 외부 세계가 인지하는 시간 흐름의 차이
    • 로런츠 변환: 빛에 가까운 속도에서 공간이 뒤틀리는 현상
    • 런타임 효과: 빛의 이동 시간 때문에 물체를 과거의 모습으로 볼 수 있는 현상
  • 접근하기 쉬운 플레이와 판타지 설정을 이론·계산 물리학 연구와 결합해 교육적으로 풍부한 경험을 목표로 함
  • 상대론 효과 발표 자료는 PPT와 PPTX로 받을 수 있음

OpenRelativity와 실행 환경

  • 게임은 Unity 게임 개발 환경용 오픈소스 툴킷 OpenRelativity 로 제작됨
    • OpenRelativity는 게임 개발자, 교육자, 물리학 관심자가 특수상대성이론 효과를 탐구하는 실험을 만들고 테스트하고 공유하도록 돕는 도구임
  • 다운로드는 Windows, Mac, Linux용으로 나뉨
  • 테스트된 실행 환경은 다음 구성을 포함함
    • Intel Core 2 Duo T9900 또는 Core i7, 2.8GHz 클록 속도
    • Windows 7, Mac OS X 10.6.8 Snow Leopard 이상, Linux Ubuntu 13
    • AMD Radeon HD 6970M, AMD Mobility Radeon HD 4850, Nvidia GeForce 9600M GT
    • 8GB RAM
  • 기술 지원 정보에는 몇 가지 실행 제약이 포함됨
    • 일부 사용자는 Windows XP와 2GB RAM에서도 실행될 수 있다고 보고함
    • 일부 Intel 그래픽 칩셋이 있는 컴퓨터에서는 게임이 충돌하는 알려진 버그가 있으며, 베타 버전이 이 문제를 고칠 수 있음
    • Windows에서 여러 그래픽 프로세서를 쓰는 경우 기본값이 아닌 그래픽 프로세서로 실행해야 할 수 있음
  • Linux에서는 게임 폴더 안에서 명령줄 옵션으로 해상도를 지정할 수 있음
    • 32비트: ./"A Slower Speed of Light.x86" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • 64비트: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width [screenwidth] -screen-height [screenheight]
    • 예시: ./"A Slower Speed of Light.x86_64" -screen-width 1280 -screen-height 720
    • Unity의 전체 명령줄 옵션은 문서에서 확인할 수 있음

교육 자료와 관련 출판물

함께 보면 좋은 글 β

GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

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

  • 낮은 광속으로 특수상대성이론 직관을 키우기 좋은 입문서로 George Gamow의 “Mr Tompkins in Wonderland”(또는 “in paperback”)를 정말 추천함
    이 짧은 이야기들은 광속이 시속 10마일이라면 세상이 어떻게 보일지 같은 내용을 다룸

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

      시리즈는 1940년 “Mr Tompkins in Wonderland”, 1945년 “Mr Tompkins Explores the Atom”, 1953년 “Mr Tompkins Learns the Facts of Life”, 1967년 “Mr Tompkins Inside Himself” 네 권으로 되어 있음
      마지막 두 제목에는 농담거리가 있지만 굳이 하지는 않겠음

    • John E. Stith의 Redshift Rendezvous도 볼 만함
      튜토리얼이 아니라 소설이지만, 여러 지점에서 상대론적 효과가 큰 역할을 함

    • 물리적으로 말이 되는지 모르겠음
      우리가 익숙한 다른 모든 속도도 결국 광속의 일부로 정해지니 비례해서 느려질 것 같음
      예를 들어 광속이 시속 10마일이면 음속은 시간당 0.6인치쯤 되고, 하루는 훨씬 길어지며, 화학 반응도 몇 시간씩 걸릴 것임
      전체적으로는 이 세계의 인간에게 실제 차이는 없고 모든 것이 완전히 동일하게 느껴질 것 같음

  • 관련 게임으로 Velocity Raptor(2012)가 있음: https://www.testtubegames.com/velocityraptor.html

    예전 논의: “Velocity Raptor – an adventure in 2+1 dimensions”(2015년 3월, 댓글 39개): https://news.ycombinator.com/item?id=9247460
    Flash에서 HTML5로 포팅되어 아직 온라인에 남아 있는 게 반가움

  • 예전에 교육용으로 상대성이론 원리를 게임 규칙에 넣은 Flash 게임이 있었음
    2D 방들을 지나 A 지점에서 B 지점으로 이동하는 구조였고, 거리 변화와 색 변화가 있었던 것으로 기억함
    예를 들어 특정 방향으로 움직이면 자물쇠 색이 바뀌어서 같은 색 열쇠로 열 수 있었음
    재미있었고, 물리학자가 만들었으며 소박한 개인 사이트에 올라와 있었는데 어디서 봤는지 기억이 안 남
    아는 사람이 있으면 링크를 공유해 주면 좋겠음

  • 멋진 콘셉트지만, 끝내는 데 5분쯤 걸렸고 그 무렵부터 멀미가 나기 시작했음

  • 다음 버전은 알파가 정확히 1/137에 가까워질 때 벌어지는 일을 다룰 수도 있겠음

    • 비전문가로 이해하기로는 미세구조상수가 조금만 바뀌어도 우리가 아는 원자나 분자는 사실상 존재하지 않게 됨
      그래서 게임은 대략 이렇게 될 것 같음

      a=1/1: 눈에 보이는 한 아무것도 없음

      …

      a=1/136: 눈에 보이는 한 아무것도 없음

      a=1/137: 쾅! 생명, 우주, 그리고 모든 것

      틀렸을 수도 있고 숫자를 거꾸로 이해했을 수도 있지만, 광속은 보편상수 중에서도 값이 바뀔 때 효과의 완만한 변화를 흥미롭게 보여줄 수 있는 특이한 사례처럼 느껴짐

    • 전문가가 아니라서 그런데, 알파가 뭐임?

  • “게임플레이로 수학/물리를 가르치는” 계열의 또 다른 게임으로 Hyperbolica가 있음
    쌍곡기하학, 나중에는 구면기하학이 적용된 3D 세계를 탐험하는 게임인데 머리가 휘어지는 느낌임

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

  • 이게 처음 나왔을 당시의 컴퓨터에서 돌리려면 엄청 무거운 프로그램이었음

    • 하하, ‘core 2 duo’라면 대략 2005년쯤 물건 아닌가?
      요즘 하드웨어에서는 부드럽게 잘 돌아갈 것 같음

  • 예를 들어 내가 1m/s로 이동하고 있고 광속이 2m/s라면 무슨 일이 생길까?
    정확히 절반이거나 광속과 특정한 비율일 때 뭔가 특별한 성질이 있을 것 같음

    • 비율은 진동, 즉 주파수에서만 중요함
      진동은 한 주기 안의 비균일성이기 때문이고, 병진 속도는 그런 성질이 아님

      특수상대성이론의 핵심인 로런츠 변환은 [0, c]와 [0, 무한대] 사이의 대응이라서, 광속에 대한 비율은 절대적으로 정의할 수 없음
      빛은 자기 기준계에서는 무한한 속도를 가짐

    • 아는 한 그렇지는 않음
      자기 속도와 광속의 관계는 점근선에 가까워서 꽤 연속적인 곡선임
      이상해지는 지점은 광속에 아주 가까워질 때라서, 예시라면 1.9~1.999m/s 정도이고 물리는 2m/s에서 “깨지지만”, 0~1.999 사이의 어느 한 지점에서 갑자기 놀라운 일이 생기지는 않음

    • 그 주제에 관한 YouTube 영상을 본 적이 있음

      아마 이 영상일 수도 있음

      https://youtu.be/ge_j31Yx_yk

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