Esperimenti in Second Life rivelano leggi alternative della fisica

Second Life è un mondo online in cui le persone usano gli avatar per esplorare e interagire tra loro e per costruire più o meno qualsiasi cosa basata su semplici forme geometriche. Questi oggetti sono governati da una serie di leggi fisiche approssimativamente simili alla Terra che simulano la conservazione della quantità di moto, della gravità e dell'elasticità nelle collisioni e così via.

Ma Second Life ha anche un linguaggio di scripting che consente ai residenti di introdurre effetti aggiuntivi. Consente loro di acquistare e vendere oggetti utilizzando denaro virtuale, creare trame per vestiti e animazioni.

E permette di modificare in vari modi il comportamento degli oggetti. In altre parole, in Second Life, le leggi della fisica sono in palio.

E questo apre una prospettiva interessante. Questo linguaggio di scripting consente alle persone di simulare universi in cui la materia è governata in un modo completamente diverso.

Oggi, Renato dos Santos dell'Università luterana del Brasile a Canoas rivela i suoi sforzi per manomettere le leggi della fisica in Second Life e come i suoi micromondi consentono agli studenti di studiare e sperimentare leggi del movimento completamente diverse da quelle che funzionano nel nostro universo.

Per cominciare, Dos Santos caratterizza le proprietà della materia e le leggi della fisica che sono già all'opera in Second Life. Sottolinea che il mondo ha alcune leggi relativamente complesse per governare il tempo e il sorgere e il tramontare del sole.

Il 'Sole' di Second Life di solito sorge e tramonta ogni quattro ore terrestri sempre direttamente di fronte a una luna piena, dice. E i server calcolano una soluzione semplificata delle equazioni di Navier-Stokes per simulare il movimento dei venti e delle nuvole che si evolvono nel tempo in tutto il mondo.

D'altra parte, non ci sono fluidi in Second Life. L'acqua è una semplice trama applicabile a un oggetto, dice. Di conseguenza, non esiste resistenza all'acqua o all'aria e nessun concetto di galleggiabilità. Inoltre, la luce esiste semplicemente in Second Life senza alcun meccanismo fisico coinvolto nella sua produzione o propagazione.

Tutti questi fattori e altri devono essere presi in considerazione quando si progetta un micromondo in Second Life. Tuttavia, Dos Santos è stato in grado di creare una serie di simulazioni interessanti.

Un buon esempio è la sua simulazione di un cannone che spara palle di cannone per studiarne la traiettoria. Una delle prime sfide consiste nell'usare il linguaggio di scripting di Second Life per introdurre una serie di condizioni iniziali per le palle di cannone, ad esempio la loro velocità e posizione iniziali.

Fatto ciò, è possibile calcolare la loro posizione e velocità in qualsiasi momento durante il volo. È anche semplice calcolare la loro energia cinetica e quantità di moto.

Tuttavia, una volta sparate, queste palle di cannone non viaggiano in linea retta. Invece, la gravità li spinge verso il suolo e il vento può spingerli fuori rotta. Dos Santos afferma che è possibile costruire regole nel linguaggio di scripting che contrastino queste forze. Questo è ciò che rende possibile un insieme completamente diverso di leggi del movimento.

Per dimostrarlo, Dos Santos ha creato due diverse leggi che possono essere messe in atto premendo un pulsante. La prima sono le tradizionali leggi del moto di Newton, che portano alle familiari traiettorie paraboliche.

La seconda serie di leggi si basa sulla teoria dell'impeto resa popolare da Jean Buridan, un prete francese e scienziato medievale attivo nel XIV secolo. Questa teoria è stata un importante precursore intellettuale dei concetti più moderni di slancio e accelerazione.

Le idee di Buridano erano un'estensione della teoria di Aristotele secondo cui la continuazione del movimento dipende dall'azione continuata della forza. Buridano ha esteso questo introducendo una proprietà chiamata impetus che formalmente ha definito come peso moltiplicato per velocità.

Uno degli studenti di Buridano descrisse l'impeto in questo modo: Quando qualcosa muove una pietra con la violenza, oltre a imporle una forza reale, vi imprime un certo impeto. Allo stesso modo la gravità non solo dà il movimento stesso a un corpo in movimento, ma gli dà anche una forza motrice e un impeto...

La formula matematica di Buridan per l'impeto consente di incorporarlo in una simulazione di Second Life, che è esattamente ciò che ha fatto Dos Santos. Ciò consente agli studenti di sperimentare leggi diverse e vederne gli effetti.

È interessante notare che le leggi di Buridan risultano in una traiettoria della palla di cannone che è un po' come quella di una pallina da golf che viaggia su un'inclinazione verso l'alto e poi cade improvvisamente a causa della resistenza dell'aria.

Puoi guardare i video di questi esperimenti qui .

Questo è un approccio interessante che ha utili potenziali applicazioni nel campo dell'istruzione. Ma c'è sicuramente molto di più che si può fare in mondi virtuali come Second Life.

Una domanda interessante è come ideare esperimenti all'interno del mondo virtuale che mettano alla prova le particolari leggi della fisica in azione e le situazioni in cui si rompono.

Ad esempio, il concetto di tempo potrebbe essere studiato utilizzando esperimenti che coinvolgono la simultaneità. Potrebbe anche rivelare scappatoie che possono essere sfruttate per un po' di divertimento.

Un approccio del genere richiederebbe molta più ingegnosità e simulerebbe in modo più accurato il lavoro dei fisici nel mondo reale che non conoscono le leggi in anticipo e hanno solo le loro osservazioni a guidarle.

Questo tipo di approccio è stato testato nei mondi virtuali come Minecraft ma c'è chiaramente spazio per lo stesso approccio da applicare altrove.

Le leggi della fisica virtuale sono lì per essere prese, se qualcuno avesse l'ingegno e il tempo libero per perseguirle.

Rif: arxiv.org/abs/1405.6703 : Second Life come piattaforma per simulazioni fisiche e micromondi: una valutazione

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