四维空间是什么样子?里面的物体如何运动?一篇 SIGGRAPH 2020 论文帮我们 “想象” 出了这个过程,看完论文,你还可以上手试试游戏。


真·降维打击:这篇SIGGRAPH 2020论文帮你「想象」三维生物眼里的四维空间_java


四维空间是什么?三个空间维度加一个时间维度?不,那是四维时空,跟四维空间是两个不同的概念。
四维空间的第四个维度也是空间维度,和我们熟知的 x、y、z 属于同一性质。
作为一个三维世界的生物,人类是很难想象出四维空间的,就像一个困在二维空间里的人无法想象三维空间一样。
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对于这个二维世界的小人来说,一个三维世界的物体是神秘莫测的,它会时而变换形态,时而消失,因为该物体转换了角度或移动到了第三个维度。所以,对于一个没有上帝视角的二维世界小人来说,预测三维物体的移动轨迹、形状变化着实有点困难,因为他只能看到一条条变幻莫测的线。

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同理,在一个四维空间里,我们就变成了那个可怜的小人,眼前的四维物体似乎和三维物体没什么两样,但当它们在四维空间自由移动、碰撞时,我们也会发现它们时而变换形态,时而消失不见。

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这种情景我们通常只会想象一下,毕竟在现实生活中是体验不到的。但也有人对此兴味盎然,将其搬到了游戏世界中,甚至还凭借游戏的论文中了计算机图形学顶会 SIGGRAPH。
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在这篇论文中,研究者提出了一个适用于任何空间维度的刚体动力学公式。用几何代数来描述刚体的状态和运动方程。他将碰撞检测算法扩展到