物理 on 设计虚拟世界

自然法则

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

虚拟世界的物理建立在真实世界的物理之上。这自有道理。

我推一扇门，门就开了。我推一扇虚拟的门，那扇虚拟的门就开了。我同样可以轻松地规定成：我推一扇虚拟的门，就会有虚拟的鸟从一只虚拟的杯子里飞出来。除非那扇门被标记为“不是普通的门”（No Ordinary Door）、那只杯子被标记为“不是普通的杯子”（No Ordinary Mug），否则这会把人搞糊涂。为什么？因为人从小就学会了支配现实如何运作的那些因果规则。在虚拟世界里，除非刻意为之，否则他们无法阻止自己去套用这同一套规则。因此对虚拟世界来说，任何干扰这套规则的东西都会构成一次情境之外的打断；任何遵循这套规则的东西，都在默默支撑着“虚拟即真实”这一错觉。

六大类

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

令人意外的是，虚拟世界的命令只有六个类别，其中只有一半是情境之内的。把这些实现出来，你就具备了搭建一个基本虚拟世界所需的材料。这六大类是：

退出虚拟世界（“quit”）。

超越真实世界的物理

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

现实能应付的细节比虚拟世界所能应付的要多，因为它的资源更多。不过，有两种情况会让虚拟世界物理的范围超出真实世界所能提供的范围。

其中第一种是：虚拟世界会与一个元世界（meta-world，也就是现实）发生物理上的互动，而现实不会 ¹。现实世界里的玩家可以成为虚拟世界中的 persona，因此虚拟世界能通过它的玩家影响真实世界（反过来，真实世界也能通过玩家影响虚拟世界）。最能说明这种双向互动的，是与通信有关的命令。它们有四种类型：

物体

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虚拟世界里处理物体的准则是：把一切都整合起来。

实现一个虚拟世界时，构成它的那些实体就是它的对象。这些实体之间的关系就是它们的属性。对象与属性合在一起，构成了虚拟世界中可触摸的部分，而物理赋予这部分以生命。事情并不非得如此——理论上你可以设计出这样一种系统：对象只是基本方程之间相互作用的产物，就像数字那样。你要是打算那么做，祝你好运。

物体的常见问题

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

既然虚拟物体总体上是要在物理层面表现出与真实世界一致的行为，那么可以想见：每当考虑现实的某一个侧面时，总会有一些反复出现的常见问题。事实正是如此：现实的某些侧面很容易做出来，另一些则根本不可能做出来。这些问题之所以出现，有许多是因为人类心目中的“物体”其实只是一个概念上的实体。这个概念实体在朴素物理学里行得通，但朴素物理学并不非得要把它实现出来。

固体：组合体

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组合体是由其他物体构成的物体。铁钥匙有磁性吗？有。那斧头呢？嗯，头部那一块有。那一条牛仔裤呢？不太算，除非你把拉链和铆钉也算进去（前提是它们用钢做，而不是用铜做）。

固体：集合

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

有些物体是其他物体的集合或汇集。你可能有一束花、一副牌，或者一沓钞票。按照不拆解的原则，它们都应当被当作单一的物品。不过，这三者照此处理都有问题。

固体：容器

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

虚拟世界里的物体可以处在各种层级之中。主要的一种是类层级（X 是 Y 的一种），但其他可能还包括组合体层级（X 是 Y 的组成部分）、空间层级（X 在 Y 上面）和容器层级（X 被 Y 容纳）。后两者是相关的，我们马上就会看到。

流体：可分割性

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

虚拟世界里的物体大多是固体，实现时也基本按固体处理。不过，在对真实世界建模时，要完全避开流体——尤其是水——有点难 ¹。我用“流体”这个词，而不是“液体”，是为了不把那些（在朴素物理学里）表现得像液体的固体排除在外，比如沙子、灰烬和面粉；我这样说，也是为了把玻璃之类的物质排除在外：它们在定义上算液体，但在人类的时间尺度上主要表现为固体。

流体的核心问题是它们可以无限分割。你可以任意把它们拆开、合并 ²。如果某人有一个水瓶和一只玻璃杯，他应当能把玻璃杯倒满水，而多出来的水留在瓶子里。这可以用取巧的方式实现：给所有防漏容器配上一对属性，说明里面装的是哪种流体、有多少；也可以“正规地”实现：为每一份流体创建单独的物体，并把体积作为绑在它们身上的属性。后者一般更可取，因为这意味着流体可以被引用，也可以独立于容器存在（比如你把它们倒在地上的时候）。烦人的玩家可能会把一个很大的容器里的东西反复倒进一个很小的容器，从而造出成千上万个流体物体；但只要你意识到存在这种可能，就不难防止它造成问题。

混溶性

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

互不相溶的流体带来不了多少问题。如果你有一个一品脱的罐子，里面装着半品脱沙子，你可以用水把它添满。虽然在现实生活中你能装进不止半品脱的水（因为沙子是流体，但不是液体），但在实践中，如果你就按正好半品脱来算，不会有多少玩家不满。往已经装着固体的容器里加流体也是如此：你干脆可以按固体全都不浮起来的方式计算体积，因为即便把排开的那部分也算进去，也算不到足够精确、能满足任何较真到会去查验的玩家的胃口。互不相溶的流体对实现很友好。能互溶的流体对实现不友好。

气体

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

虚拟世界很少实现气体，即便实现，往往也是把它们做成某个地点或别的物体派生出来的属性，而不是自身独立的物体。

原因与气体（以及花粉、烟这类随气体飘浮的颗粒物）的物理属性有关。气体无处不在，它们的混溶性问题和可分割性问题比液体还要严重，而且很难容纳。

等离子体

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

在大多数虚拟世界里，唯一值得注意的等离子体就是火。火通常被当作单独的物体来处理，但处理方式并不总是完全符合现实。把它们建模成会发出虚拟的热与光，这很容易做到，但问题在于：在现实生活中，火会蔓延。在虚拟世界里，火不会。你可以点燃可燃材料，它们会烧起来，甚至会引燃附近的物体。不过，火通常不会蔓延到环境里。

状态变化

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

给水加热，它就变成气体（蒸汽）；把水冻起来，它就变成固体（冰）。同样，气体可以凝结，固体可以熔化。这些都是状态变化。你想在自己的虚拟世界里加入状态变化吗？

属性

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

属性是物体物理特征的抽象。在虚拟世界里，这种做法常常会延伸到非物理的属性上，我们很快就会看到；但占主导地位的是物理属性（质量、密度、形状、颜色，等等）。

所有权

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

在讨论物理的时候放进一小节讲所有权，也许显得奇怪，但（正如第 3 章所指出的）对虚拟世界来说，所有权可以看作一种物理性质。要注意，这里说的是虚拟的所有权——也就是虚拟世界情境之内的所有权；虚拟物体在现实世界里的所有权，完全是数据与知识产权的事（虚拟世界的其他许多方面也是如此）。

时间

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

时间是玩家与角色共有的唯一一个维度，因此它完全受现实支配。这并不意味着它必须与现实时间完全相同，但确实意味着它必须直接映射到现实时间。

虚拟世界里发生的大多数动作都相当即时（前提是网络不卡）。因为人们常常习惯把一连串复杂的动作当作单条命令来看，所以偶尔会出现需要花时间执行的命令（比如做一顿饭）。此外，朴素物理学有时会要求某个命令的效果在执行之后才发生（比如点着引线之后随之而来的爆炸）。正如我们在火那里看到的，有些命令的效果可能造成混乱，而且可能无限期地持续下去。不过，大多数命令都会立即做出响应，并且除了以严格规定的方式之外不会向外传播（典型的方式是给能察觉到该命令效果的角色生成反馈）。

主动物理学

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

在虚拟世界里游玩的人，受这个世界的物理约束，而物理是用计算机代码实现的。无论他们在虚拟世界里采取什么有形的行动，行动的后果都由程序界定。玩家必须把这一点当作世界的一部分来接受，就像在真实世界里必须接受真实世界的物理一样。他们可以对其中某些方面提出异议，甚至也许能说服运营团队去改动，但他们没法退出自己不喜欢的某些规则。如果魔法剑终有一天会磨损这件事让他们恼火，他们要么一边抗议一边继续玩，要么退出。