СДЕЛАТЬ КОМПЬЮТЕРНУЮ ИГРУ В 4 ИЗМЕРЕНИЯХ, КАК ЭТО?
Если вкратце — сложно, но очень интересно. Особенно, если речь идёт о пространственных измерениях. В двух словах: измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем как реальность. Мы прекрасно осведомлены о трех пространственных измерениях, с которыми сталкиваемся и в которых живем каждый день. Однако за эти границы сознание человека выйти не способно. Нам сложно вообразить как бы выглядел четырёхмерный мир и какие объекты могли бы его населять. И это ограничение присуще всему, что создает сам человек.
Ранние компьютерные игры (тот же Марио или Пакмэн) были двухмерными. Более производительные процессоры позволи добавить к играм третье измерение, приблизив картинку виртуального мира к реальному. С другой стороны, задачи в современной математике и физике не ограничиваются даже 4 измерениями. Например, в математическом аппарате Теории струн используется 10 пространственных измерений. Представить эти измерения мы не можем. Но что если за нас это сделает компьютер, ведь для него это просто работа с числами (пусть их и немного больше)? Так родилась идея создания игры Miegakure.
Игра основана на принципе, взятом из научно-фантастического романа Э. Эбботта “Флатландия”. По сюжету романа главный герой — живущий в двухмерном мире квадрат, который однажды встречается с сферой. Сферу квадрат, конечно, не видит и представить себе не может. Для жителей плоского мира Флатландии сфера — это просто окружность. Строго говоря, сфера в плоском мире может существовать либо в качестве проекции, либо в качестве сечения. Этот подход можно перенести в нашу реальность: обрисовать четырёхмерные объекты с помощью компьютерных вычислений и отразить их в наш трёхмерный мир через объёмные проекции и сечения.
В компьютерной графике для визуализации объемного тела (рендеринга), используются двумерные примитивы — чаще всего плоские треугольники. Чтобы отобразить четырёхмерные объекты, разработчики игры использовали уже трёхмерные примитивы — тетраэдры — те же плоские треугольники с дополнительной вершиной в третьем измерении.
В результате, игра Miegakure состоит из трёхмерных проекций четырёхмерного мира, выведенных на плоские экраны мониторов. Игровые текстуры здесь могут показаться странными и плохо продуманными, хотя на самом деле это связано с постоянным перемещением персонажа в четырёх измерениях. В игре, например, можно преодолеть трёхмерную стену, просто найдя такую проекцию четырёхмерного мира, где этой стены не существует.
Немного истории:
Представление о четвёртом измерении родилось в середине 19 века из попытки решить проблемы, вызванные использованием стандартной евклидовой геометрии. Но очень быстро четвёртое измерение стало практически обиходным выражением и частью культуры того времени. Его очень полюбили философы и теологи, так как в него можно было спрятать всё, что человек не в силах понять и осознать. Например, существование ангелов или даже бога. По этой же причине оно приглянулось эзотерикам. Спиритические сеансы с вызовом душ мёртвых (опять же, из четвёртого измерения) и истории про то, как эти мёртвые души беспрепятственно появляются из ниоткуда или проходят сквозь стены — до сих пор основа сюжетов многих хорроров. Таинственное четвёртое измерение не обошло и искусство. В попытке придать многомерность людям и объектам в своих картинах Пабло Пикассо часто изображал их с множества ракурсов, а у Сальвадора Дали, например, есть картины «Распятие, или Гиперкубическое тело» и «В поисках четвёртого измерения».
Подробнее разобраться в физическом смысле 10 пространственных измерений в теории струн поможет книга Митио Каку “Гиперпространство”. Также можно посмотреть этот ролик.
