Если бы Ньютон на момент своей активной деятельности располагал хотя бы половиной того инструментария, что есть у ученых сейчас, то наверное и физика была бы совсем другой. Ну а для экспериментального подтверждения гипотезы Эйнштейна не нужно было бы организовывать целую экспедицию, которая гналась за солнечным затмением. Но в то время подходящих технологий не было. Зато сегодня появилось очень много всего невероятно полезного.
Занятно, но развитие техники позволяет ускорить темпы научного познания, а наука позволяет улучшать технологии. Отличная связка! Между тем, некоторые современные подходы рассматриваются большинством из нас только лишь как вариант развлечения, тогда как они таят в себе невероятную пользу для науки.
Что вы подумаете, если вам скажут фразу "виртуальная реальность"? Или "дополненная реальность"?
Скорее всего вы представите какое-нибудь приложение типа гонки за Покемонами или шлем виртуальной реальности для интеграции со смартфоном и объемными фильмами. Но на самом деле использовать технологии можно значительно более интересным образом.
И виртуальная реальность, и реальность дополненная могут быть невероятно полезным инструментом для моделирования экспериментов, обучения специалистов и демонстрации процессов.
Более того, этот подход уже применяются на практике. Нельзя сказать, что происходит это повсеместно, но положительная динамика есть.
Основные знания про "реальности"
Виртуальная реальность (VR) - это технология, которая позволяет пользователям погружаться в виртуальное пространство с помощью специального оборудования, такого как VR-очки или шлемы. Пользователь видит и взаимодействует с созданным компьютерной графикой или видео контентом таким образом, будто он находится внутри него.
Дополненная реальность (Augmented Reality или AR) - это технология, которая позволяет добавлять виртуальные объекты, информацию или эффекты поверх реального мира, с которым человек взаимодействует через мобильные устройства, специальные очки или другие AR-устройства. В отличие от виртуальной реальности, где пользователь погружается в полностью искусственную среду, в AR реальный мир остаётся основным, а виртуальные объекты добавляются для создания нового визуального опыта.
Вероятнее всего, различия технологий понятны вам из определений. В одном случае мы полностью строим полноценный виртуальный мир, в который погружаемся как герои видеоигр. В другом - мы фиксируем изображение объема, система промеряет его и достраивает там недостающий виртуальный объект.
Ещё одна монетка в копилку симуляции?
Начнём, пожалуй, с того, что сама концепция такой компьютерной реальности пересекается с одной из самых знаменитых физических идей мироустройства. Речь про теорию симуляции. Про эту концепцию я уже рассказывал подробно на канале.
Если кратко, то согласно этой теории вся физика, вс пространство и всё существующее - это компьютерная модель, которая работает на базе всего нашего мира. Безусловно, это очень спорная теория. Но когда наблюдаешь рассматриваемые технологии, то ощущаешь всё большее количество вероятных точек пересечения. Но не это самое главное.
Вообще с точки зрения теоретической физики компьютерная реальность - это проявление в материальном мире различных энергообменов, происходящих в нематериальном (энергетическом) мире между вихреобразованиями (энергетическими структурами). В зависимости от того, какие энергообмены мы воплощаем в материальном мире, вокруг нас возникает соответствующая виртуальная реальность.
Как применить VR и AR в физике?
Направлений использования может быть безграничное количество. И дополненная реальность, и виртуальная реальность - отличные вспомогательные механизмы.
Теоретическая физика во многом строится на формировании математической модели процесса, которая потом проверяется в реальности.
Можно использовать AR для реализации предлагаемой модели в пространстве и посмотреть, насколько это вообще разумно выглядит. При этом такая "среда разработки" может уже содержать все сведения об основных физических законах и "пристраивать" их к модерируемому объекту.
Например, если мы создали предполагаемую модель чугунного шара, который в AR размещается на высоте 30 см от стола, то этот шар в том мире должен упасть, так как основные сведения о физических законах внесены в модель. Эту логику можно экстраполировать и на самые сложные физические законы. В том числе и на те, что пока ещё полноценно не изучены.
Применить VR в исследовании ещё проще - мы просто моделируем полноценный виртуальный мир. И объекты, и их окружение будут подчиняться заданны закономерностям. Минус один и он важный. Если в дополненной реальности все труды программисты тратят на "вписывание" объекта и описание закономерностей среды, то в виртуальной Вселенной нужен целый мир.
Как правило, такая виртуальная лаборатория получается весьма функциональной. Тут можно реализовать эксперимент, который на практике будет стоить миллиарды долларов.
Но во всех случаях присутствует значительная проблема - если бы мы знали все параметры окружающего мира, то все физические исследования было бы достаточно свести к математическим моделям.
В том-то и основная проблема, о которой постоянно говорят "критики математической физики".
У нас нет полноценной картины мира в кармане, а потому в реальности в процесс порой вмешиваются самые неожиданные факторы.
Тут достаточно вспомнить знаменитый эксперимент про антиматерию, хотя согласно теории она могла повести себя самыми разными образами. Ученые предполагали как её падение, так и её взлёт в гравитационном поле.
Но эти ограничения не подразумевают, что VR и AR - это только лишь фантазия для развлечения. Технологии незаменимы при:
- Обучении на базе уже проработанных моделей, что нужно будущим физикам. Относительно школьников и студентов - есть даже уже специальные платформы для такой работы
- Моделировании простых экспериментов, где другой исход практически исключен и параметры системы просчитаны много раз
- Построении среды, которая может быть агрессивна к нашим технологиям. Например, проще смоделировать с помощью суперкомпьютера условия на Луне и смоделировать в этом мире космонавта, а потом погонять его по карте и наблюдать, чем просчитывать каждую точку руками. Виртуальный мир позволит сделать то, что нужно делать неделю, за 15 минут
- Адаптации тех или иных устройств для работы посредством AR
- Построении моделей того, что человечеству ещё неизвестно. Например, до запуска эксперимента в коллайдере можно было провести этот эксперимент виртуально. И не просто в виде циферок, а посмотреть полноценное видео. Или создать модель чёрной дыры. Тут же можно моделировать шаровую молнию и, описав в коде её поведение, запускать в изучаемую локацию посредством AR.
Так или иначе, нужно запомнить, что "компьютерная реальность", построенная на базе расчётных математических моделей, пытающихся описать тот или иной физический процесс, учитывающая при этом уже известные законы физики - это отличный комбайн для проработки всего и вся. Это точно не хуже расчётов.
Примеров использования таких технологий более, чем достаточно. Например, ребята из МИФИ активно прорабатывают курс лабораторных работ в виртуальной среде. В конечном итоге, знаменитый Half-Life - это тоже не совсем-таки удачная лабораторная работа в виртуальной среде.
Впрочем, меня всегда раздражает, когда тиражируется мнение, что "компьютерные игры якобы отупляют".
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта! Там самое интересное.
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!
