Experimente in Second Life enthüllen alternative Gesetze der Physik

Second Life ist eine Online-Welt, in der Menschen Avatare verwenden, um sich gegenseitig zu erkunden, zu interagieren und mehr oder weniger alles basierend auf einfachen geometrischen Formen zu bauen. Diese Objekte unterliegen einer Reihe von ungefähr erdähnlichen physikalischen Gesetzen, die die Erhaltung von Impuls, Schwerkraft und Elastizität bei Kollisionen usw. simulieren.

Aber Second Life hat auch eine Skriptsprache, die es den Bewohnern ermöglicht, zusätzliche Effekte einzuführen. Es ermöglicht ihnen, mit virtuellem Geld Objekte zu kaufen und zu verkaufen, Texturen für Kleidung sowie Animationen zu erstellen.

Und es erlaubt, das Verhalten von Objekten auf verschiedene Weise zu ändern. Mit anderen Worten, in Second Life stehen die Gesetze der Physik auf dem Spiel.

Und das wirft eine interessante Perspektive auf. Diese Skriptsprache ermöglicht es Menschen, Universen zu simulieren, in denen Materie auf ganz andere Weise regiert wird.

Heute enthüllt Renato dos Santos von der Lutherischen Universität von Brasilien in Canoas seine Bemühungen, die Gesetze der Physik in Second Life zu manipulieren und wie seine Mikrowelten es Studenten ermöglichen, Bewegungsgesetze zu studieren und zu erleben, die sich von denen, die in unserem funktionieren, völlig unterscheiden Universum.

Dos Santos charakterisiert zunächst die Eigenschaften der Materie und die Gesetze der Physik, die bereits in Second Life am Werk sind. Er weist darauf hin, dass die Welt einige relativ komplexe Gesetze hat, die das Wetter und den Auf- und Untergang der Sonne bestimmen.

Die „Sonne“ von Second Life geht normalerweise alle vier Erdstunden auf und unter, immer direkt gegenüber einem Vollmond, sagt er. Und die Server berechnen eine vereinfachte Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen, um die Bewegung von Winden und Wolken zu simulieren, die sich mit der Zeit auf der ganzen Welt entwickeln.

Auf der anderen Seite gibt es in Second Life keine Flüssigkeiten. Wasser sei eine bloße Textur, die auf ein Objekt anwendbar sei, sagt er. Folglich gibt es keinen Wasser- oder Luftwiderstand und kein Auftriebskonzept. Darüber hinaus existiert Licht in Second Life einfach ohne einen physikalischen Mechanismus, der an seiner Erzeugung oder Ausbreitung beteiligt ist.

All diese und andere Faktoren müssen bei der Gestaltung einer Mikrowelt in Second Life berücksichtigt werden. Trotzdem ist es Dos Santos gelungen, eine Reihe interessanter Simulationen zu erstellen.

Ein gutes Beispiel ist seine Simulation einer Kanone, die Kanonenkugeln abfeuert, um ihre Flugbahn zu studieren. Eine der ersten Herausforderungen besteht darin, die Skriptsprache Second Life zu verwenden, um eine Reihe von Anfangsbedingungen für die Kanonenkugeln einzuführen – beispielsweise ihre Anfangsgeschwindigkeit und -position.

Auf diese Weise ist es möglich, ihre Position und Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt ihres Fluges zu berechnen. Es ist auch einfach, ihre kinetische Energie und ihren Impuls zu berechnen.

Nach dem Abfeuern bewegen sich diese Kanonenkugeln jedoch nicht geradlinig. Stattdessen zieht sie die Schwerkraft zum Boden und Wind kann sie vom Kurs abbringen. Dos Santos sagt, es sei möglich, Regeln in die Skriptsprache einzubauen, die diesen Kräften entgegenwirken. Das macht ganz andere Bewegungsgesetze möglich.

Um dies zu demonstrieren, hat Dos Santos zwei verschiedene Gesetze geschaffen, die auf Knopfdruck in Kraft gesetzt werden können. Das erste sind Newtons traditionelle Bewegungsgesetze, die zu den bekannten parabolischen Bahnen führen.

Die zweite Reihe von Gesetzen basiert auf der Impulstheorie, die von Jean Buridan, einem französischen Priester und mittelalterlichen Wissenschaftler, der im 14. Jahrhundert tätig war, populär gemacht wurde. Diese Theorie war ein wichtiger intellektueller Vorläufer der moderneren Konzepte von Impuls und Beschleunigung.

Buridans Ideen waren eine Erweiterung der Theorie von Aristoteles, dass die Fortsetzung der Bewegung von der fortgesetzten Wirkung der Kraft abhängt. Buridan erweiterte dies, indem er eine Eigenschaft namens Impetus einführte, die er formal als Gewicht multipliziert mit Geschwindigkeit definierte.

Einer von Buridans Schülern beschrieb den Impuls so: Wenn etwas einen Stein mit Gewalt bewegt, verleiht es ihm nicht nur eine tatsächliche Kraft, sondern auch einen gewissen Impuls. Ebenso gibt die Schwerkraft einem sich bewegenden Körper nicht nur selbst Bewegung, sondern gibt ihm auch eine Antriebskraft und einen Impuls …

Buridans mathematische Impulsformel ermöglicht die Einbindung in eine Second Life-Simulation, genau wie Dos Santos. Dies ermöglicht es den Schülern, mit verschiedenen Gesetzen zu experimentieren und ihre Auswirkungen zu sehen.

Interessanterweise führen Buridans Gesetze zu einer Flugbahn der Kanonenkugel, die ein wenig der eines Golfballs ähnelt, der sich nach oben bewegt und dann aufgrund des Luftwiderstands plötzlich abfällt.

Sie können zuschauen Videos dieser Experimente hier .

Das ist ein interessanter Ansatz mit nützlichen Anwendungsmöglichkeiten im Bildungsbereich. Aber in virtuellen Welten wie Second Life kann sicherlich noch viel mehr getan werden.

Eine interessante Frage ist, wie man Experimente in der virtuellen Welt entwickelt, die die besonderen Gesetze der Physik in Aktion und die Situationen, in denen sie zusammenbrechen, testen.

Beispielsweise könnte der Begriff der Zeit anhand von Experimenten zur Gleichzeitigkeit untersucht werden. Es könnte sogar Schlupflöcher aufdecken, die für ein bisschen Spaß ausgenutzt werden können.

Ein solcher Ansatz würde deutlich mehr Einfallsreichtum erfordern und würde die Arbeit von Physikern in der realen Welt genauer simulieren, die die Gesetze nicht im Voraus kennen und nur ihre Beobachtungen als Leitfaden haben.

Dieser Ansatz wurde in virtuellen Welten getestet wie Minecraft aber es gibt eindeutig Spielraum für die Anwendung des gleichen Ansatzes an anderer Stelle.

Die Gesetze der virtuellen Physik sind da, falls jemand den Einfallsreichtum und die Freizeit hat, sie zu verfolgen.

Ref: arxiv.org/abs/1405.6703 : Second Life als Plattform für Physiksimulationen und Mikrowelten: Eine Evaluierung

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