物理学的未来
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虚拟世界

计算机无处不在的目标是将计算机引入世界:让芯片无处不在。虚拟世界的目的则相反:将我们放到计算机世界中。虚拟现实是首先由军事部门在20世纪60年代引进的,是一种利用模拟训练驾驶员和战士的方法。驾驶员可以看着计算机屏幕和操纵操作杆练习在航空母舰甲板上着陆。如果发生核战争,将军和政治领导人可以从远距离在电脑空间秘密会见。

今天,由于计算机的能力呈指数扩展,人们可以生活在模拟世界里,在这里你可以控制一个化身(一个代表你的生动的图像),甚至恋爱和结婚。你也可以用虚拟的钱买虚拟的东西,然后把虚拟的钱转变为真实的钱。最普及的一个网站叫“第二生命”(Second Life),到2009年注册了1600万人。那一年,有若干人利用“第二生命”一年赚了100万美元。(然而,你赚取的利润美国政府是要收税的,因为它认为这是真正的钱。)

虚拟现实已经是视频游戏的主要成分。在将来,随着计算机能力的扩展,通过你的眼镜或墙纸,你也能够访问虚幻的世界。例如,你想去购物或访问一个具有异国风味的地方,你可以首先通过虚拟现实来完成它,操纵计算机屏幕,就好像你真的在那儿。用这种方式,你也能够在月球上行走,在火星上休假,在异国购物,参观任何博物馆,自己决定要去哪儿。

在某种程度上,你也能够感觉和触摸电脑空间的物体。这是所谓的“触觉技术”(haptic technology),使你感到计算机产生的物体的存在。它首先是不得不用远距离控制的机器人手臂处理高度放射性物质的科学家研制的,还有军事部门,它希望其飞行员在飞行模拟中能感到操纵杆的阻力。

科学家为模拟接触的感觉制造了一个附在弹簧和齿轮上的设备,当你用手指向前按这个设备时,该设备向后推,模拟压力的感觉。当你移动手指摸桌面的时候,这个设备模拟硬桌面的感觉。用这种方式,你可以感觉在虚拟现实护目镜中看到的物体的存在,实现你是在别的地方的幻觉。

为产生纹理的感觉,另一个设备可使你的手指经过含有几千个小点的表面。当你的手指移动时,每一个小点的高度由计算机控制,因此可以模拟硬表面、软布或粗砂纸的质地。在将来,戴上特殊的手套就能得到与各种物体和表面接触的真实感觉。

对于在将来训练牙医这也是非常重要的,因为牙医必须能够感觉在进行精巧手术时的压力,并且患者可能是一个三维的全息图像。它也让我们更加靠近《星际迷航》系列电视中的全息甲板,在这里我们可以在虚拟世界漫步,能够接触虚拟的物体。当你在空房间里漫步时,在你的护目镜或隐形透镜上可以看到奇异的物体。当你伸手去抓它们时,一个触觉设备从地板升起,模拟你要接触的物体。

当我为“科学频道”访问新泽西州罗恩(Rowan)大学的洞穴自动虚拟环境(CAVE)时,我有机会亲自见证这些技术。我进入一个空房间,被4墙所环绕,每一面墙被投影仪照亮。三维图像在墙上闪烁,给出进入另一世界的幻觉。在一个演示中,我被巨大的、凶残的恐龙所围绕。通过移动操纵杆,我可以骑在雷克斯暴龙(Tyrannosaurus rex)的背上,甚至伸进它的嘴里。之后,我访问了马里兰州的阿伯丁试验场(Aberdeen Proving Ground),美军在这儿设计了最先进的全息甲板。传感器放在我的头盔上和背包里,计算机知道我身体的精确位置。然后,我在全方位的踏车上行走,这是一个完善的踏车,使你可以在同一位置向任何方向行走。突然,我到了战场,躲避敌人狙击手射出的子弹。我可以向任何方向跑,躲到任何一条巷子里,在任何一条街上疾跑,并且屏幕上的三维图像立刻改变了。我甚至可以躺平在地板上,并且屏幕也相应改变。我可以想象,在将来你也能够经历完全投入的感觉,例如参加与异国飞船的激烈战斗、从狂暴的怪兽的追逐下逃走或在荒岛上嬉戏,所有这一切都是在你舒适的卧室中实现的。