时空探索

(一款Processing游戏)

Daniel Brown
Paul Fulda
Ludovico Carbone
2010

你是否曾经设想过,当你可以自由支配 1亿元 的时候,你会做些什么!?你是否考虑过,成为一个科学项目的投资人,为了一个近50年来最重要的发现!?那现在,你就有这样的一个机会,运用先进的科学技术来建造一个引力波探测器,去倾听前所未有过的宇宙乐章!

引力波探测器的背景知识请查看 引力波电子书 。如果想通过游戏来了解他们,可以试试我们的街机式游戏 黑洞乒乓

在时空探索中,挑战的是如何合理分配1亿人民币建造不同的子系统,现实一个与正在工作的LIGO和Virgo相似的引力波探测器。不同的花费比例会对探测器的灵敏度影响很大。试着去挑战,成为发现这难以捉摸的引力波的第一人吧,那时诺贝尔也是你的囊中之物了!看看你在我们引力波 高分名人堂 中的排名吧。


下载

Space Time Quest

Windows版本运行程序由 Excelsior JET编译生成。

版本1.0.0后的改进:
我们修补了一些小的漏洞,发现了有时可以无上限使用预算的大漏洞并修复(这对于一个实际的科学项目是不现实的!)。我们改进了用超新星,中子星-中子星合并和黑洞-黑洞合并的计分形式。这样用的探测距离,一个简单的数字可以让大家对于探测器的探测范围有个更直观的理解。与此同时,你还可以通过tweeter来告诉全世界的人你的成绩!

我们希望听到你的反馈信息,花2分钟来回答一下我们的 小问卷 ?十分感谢您!

安装


正常运行此游戏,需要安装1.5版(或更高版本)的32位Java。

  • Mac OS X:此版本是个应用程序,双击`SpaceTimeQuest.app'开始游戏。
  • Windows:下载Windows安装程序压缩包,解压生成一个新文件夹‘SpaceTimeQuest’, 双击安装文件‘spacetimequest-setup.exe’,按常规方法安装该游戏。完成安装 后,您可以在开始菜单中找到一个文件夹名为 ‘gwoptics.org’,打开‘Space-Time Quest 1.2’后,选择您喜欢的语言开始游戏。
  • Linux:目前Linux版本并不是在所有的电脑上都可以正常运行,这可能与我们使用的OpenGL有关。这里提供了Linux版本的下载,但是请谅解不能提供相关的技术支持。解压下载的文件,用指令运行SpaceTimeQuest。 如果程序可正常运行,但是没有对应的窗口出现,请多尝试几次。

您可以通过youtube观看如何操作此游戏,一个简短的 动画介绍 或者下面的文字教程都可以让您了解如何开始游戏:



游戏目的

总的来说,时空探索的目的就是设计一个可以工作的干涉仪来探测来自遥远天体的引力波信号。由于引力波信号十分的微弱,不断提高探测器的灵敏度,才有可能探测到引力波。

对于建造在地球表面的引力波探测器,一个很重要的影响因子是来自环境的噪声,这些噪声总是阻碍我们探测引力波信号。因此,为了探测到引力波,需要尽可能地减小环境影响,设计出一个足够灵敏的探测器。在游戏中,您可以改变各种探测器的参数,比如:激光功率,隔震装置,冷却装置以及探测器建造地点等等。所有的参数选择需要合理实际,一方面是探测器正常工作的需要,另一方面资金的预算限制!

游戏说明

游戏开始进入主界面,首先输入您的名字以及探测器的名字。接着从四个不同地点选择你喜欢的探测器建造地。通过点击不同的地点(城市,沙漠,小岛,丛林)您可以看到对应地点的特色。噪声星星数越多代表环境越安静,也就是说:人类活动噪声和地震噪声小。预算星星数越多代表初始投入资金越多。

接着,您将进入主控室,在里面,您可以控制游戏的各个部分的参数设计,从而获得最灵敏的引力波探测器。探测器的灵敏度是由所有的影响因子共同决定。通过点击绿色的图标,可以调出噪声模型界面,上面显示了所有的噪声曲线以及总的噪声。

Click this button to view the noise curves


您可以在打开噪声模型时,同时调整子系统中的参数,从而观察噪声的变化。当宽频范围内 所有 噪声的总和加在一起最小时,探测器的灵敏度达到最大。通过再次点击绿色图标关闭噪声曲线。

>在主控室,通过点击桌子上不同的显示屏进入探测器设计的各个子系统。游戏中子系统包括:

  • 环境子系统:可以选择探测器建造的深度,真空环境以及冷系统。
  • 隔振子系统:通过类似钟摆的设计来隔离地震噪声的影响十分重要。
  • 光学子系统:探测器对于光学器件的依赖性很高,不同激光功率以及透镜的选取对灵敏度的影响很大。

在任意一个子系统中,单击菜单栏中房子的图标,回到主控制室,。

在改变探测器参数的获得最佳灵敏度的同时,需要时刻关注资金的支出:

剩余资金


超出预算,不能完成计分。

一般来说,探测器的性能提高越多,系统变得越复杂,使得探测器的稳定运行越困难,甚至有时造成数据丢失的情况发生,最后的总分将会受到影响。通过“复杂度指示计”可以查看系统的复杂度。

系统复杂度


一但完成您的设计,就可以开始建造探测器了,点击主控室的'Science Run' 图标,来看看探测器的运行情况吧。探测器如果正常‘锁定’,就可以知道引力波探测器可以探测的范围了。预期的引力波信号十分微弱,出现概率也相当小,因此探测的范围越远,我们探测到引力波的可能性也就越大。您的最后成绩由探测器的探测范围表示,并显示在高分榜中。

教育意义

时空探索作为一款娱乐和竞技游戏的同时,存在其教育价值,游戏玩家可以结合 引力波电子书 , 在游戏的时候学习如何降低引力波探测器的噪声。玩家还可以在设计探测器的时候,了解引力波探测器的主要组成系统,学习不同的噪声对灵敏度的影响。学习通过不同的配置,提高灵敏度。而真正的挑战进入高分榜,玩家甚至需要深入学习电子书中引力波探测的知识,理解不同参数选择对灵敏度的影响。与此同时,此游戏还指引玩家如此正确合理分配资金,权衡各个子系统的支出。

科技展览

此游戏最早是作为英国科技展在伯明翰展区 使用激光寻找黑洞 的一个展示品。下面是展览现场的一些照片:


游戏最初的开发是作为英国伯明翰大学 引力波小组 的一个暑期实习项目。同时还可以了解我们 其他 Processing 例子

源代码

Space Time Quest

游戏源代码使用 GPL2许可。我们提供的压缩文件并不包含音频文件以及图片资料。也就是说,可以使用该游戏的源代码开发游戏,但是不能由此修改本游戏。如果有任何建议或者提供软件补丁者,请 联系我们