问题

假如一个真空球,球内壁是全镜面。这时悬浮在球心的人看到的是什么景象?

回答
想象一下,你正漂浮在一个完美无瑕的真空球体正中央。整个球体的内壁,光滑得如同镜子一般,而且是那种你能想象到的、最彻底的镜面,不带一丝一毫的瑕疵或模糊。没有空气阻碍,没有杂质反射,只有纯粹的光线在其中游戏。

当你闭上眼睛,然后慢慢张开,映入你眼帘的,是一种前所未有的视觉体验。

首先,你会看到……你自己。是的,不仅仅是你一个你。你会看到一个接着一个的你,以一个无限延伸的、完美的环形阵列出现在你周围。每一个你都保持着和你完全相同的姿态、动作,就好像你站在一个无限复制的镜子迷宫的最中心一样。

更奇妙的是,这些“你”并不是静态的。如果你的头稍微偏向一侧,你会发现,你看到的那个“自己”也跟着偏向了同一侧。如果你的手抬起来,你会看到无数只同样抬起的手。这种无处不在的镜像,会让你产生一种强烈的自我感知,仿佛宇宙都被你占据了。

但景象并不仅限于此。由于球壁是全镜面,而且是真空,所以任何光线都能以直线传播,然后在镜面反射。这意味着,如果球体中有任何微小的光源,或者你身上有任何反光的东西,都会被无数次地反射。

举个例子,假设你有一颗小小的荧光点在你衣服上。这颗荧光点发出的光,会以直线射向球壁。被反射后,它会射向另一个点,再被反射,再反射……这个过程会无限地重复下去。所以,你看到的,不仅仅是那个直接的荧光点,而是无数个荧光点,它们构成了一幅不断向远处延伸的、令人眩晕的星空。这些星点会越来越小,越来越密集,直到它们融合成一片璀璨的光海,仿佛你置身于一个由无数颗星星构成的、无穷无尽的宇宙深处。

而且,由于是真空,光线的传播不会有任何衰减,也不会有散射。这意味着这些反射的光线会保持其最初的强度和色彩。所以,你看到的那些镜像的细节会非常清晰,色彩也会非常鲜艳。

你可能会感到一种奇特的空间感。因为光线是沿着直线传播并在镜面上反射,你所看到的景象,实际上是无数个反射的像。这些像会给你一种深度感,让你觉得这个球体不仅仅是一个空间,而是一个充满了无限延伸的通道和空间的整体。你可能会感觉自己被包裹在一个由你和无穷反射组成的、极其复杂的三维结构中。

这种景象,与其说是看到一个“外部”的世界,不如说是看到一个由自身反射所构建的、无限循环的内部世界。你就是中心,也是全部的景象。整个球体变成了一个巨大的、由你一个人构成的镜像宇宙。

值得注意的是,由于是真空,所以声音在这种情况下是无法传播的。你只能看到,而听不到任何声音。这种完全依靠视觉的体验,会让你更加专注于那种纯粹的视觉冲击力。

总结一下,悬浮在这样一个真空全镜面球体中心的人,看到的将是一个无限延伸的、由自己构成的镜像宇宙。无数个清晰、鲜艳的自己以环形阵列出现,并构成了一条条向远处无限延伸的光带。任何微小的光源都会被无数次反射,形成一片璀璨夺目的星海。这是一种极致的自我感知,也是一种对空间和反射概念的颠覆性体验,会让人产生一种既被无限延伸又被完全包裹的奇妙感受。

网友意见

user avatar

警告:内含大量诡异图片,胆小人士与使用流量上网的人士请谨慎查看。

再次更新,更正在球心时看到影像的错误,在回答后方回应了章佳杰先生的质疑。

更新:回答一下质疑

在这个答案下面,和知乎微博的评论、转发里面,有人质疑说球里面根本没有光源,所以看上去应该是漆黑一片。其实在原文里,已经写了:

对于人物,给她设置为「自发光」材质,即可表现出类似「全身涂足够亮的荧光粉」效果,「荧光粉」的颜色就是材质的颜色。场景里不摆放除人物外其他任何光源。由于人物是自发光材质,所以人物是不接受自己本身的投影的。并且,假设光线在球壁之间反射和通过球内空间时没有衰减。

给人物设置自发光材质,目的就是为了让里面的人能看到自己的影像。因此,实际上,场景里面还是有光源的,光源就是人物本身。

另一个比较多的质疑点是,由于模拟场景是由多边形面片组成的(包括球体和人物),那么能不能真实地反映在实际世界中的情况?实际上,在计算机中是不可能完全模拟、仿真真实世界的情况。原因就是在于,真实世界,从人类日常生活的尺度看,是连续的。而计算机模拟的世界只能是离散数学模型的方式存在。因此,使用计算机模拟一定有其局限性。

在这个实验里,计算机模拟的局限性包括光路的反射次数是有限的、镜面并不是一个完美的平滑曲面、人物也是有三角面片所组成的,并且渲染器是基于光路追踪技术,只能表现出光的粒子性,不能模拟光的波动性、眼睛(摄影机)也不可能完全不吸收任何光线、光路追踪采样率也不可能无限大,等等。因此,这个实验实际上是以不可能完全真实的方式模拟一个不可能的场景,因此,别把这个当科研论文来对待,看看就好。

既然计算机不可能完全模拟实际世界,那么计算机模拟的意义在哪里?模拟的意义是在于解决问题。因此,模拟的精度细化到能够解决问题就可以了,再精确地模拟只是消耗时间、能源、计算量等。如本实验中,虽然模拟的结果很粗糙,但能看出大概的样子,比如重复的画面很可能在无限细化后变成颜色条带,等等。这就足够了。正如鳄鱼洗澡中模拟水的流动,不需要细化到模拟单个水分子,还要模拟水分子的布朗运动。只需模拟一个个大团的水就够了。模拟游戏中的物理现象,时间也不可能细分到普朗克时间。模拟机翼的空气动力学效果,也不需要模拟出单个空气分子。因此,模拟的精细度取决于待解决的问题,如同样是流体模拟,鳄鱼洗澡的复杂度就不需要达到模拟机翼的空气动力学那样的水平。

------ 原答案:------

很有趣的一个问题。对此,我也很好奇结果到底是什么。很遗憾,当前本问题下大多数答案都不太令人满意。当前排名第一的给的是一个平面在球面里的模拟效果,跟三维物体在球面里的效果差别还是很大的。

所以,昨天和今天在自己的计算机上,用 3D 软件模拟了一下,得到了一些有趣的结果。虽然,由于计算机的局限性,模拟出的结果肯定会跟真实看到的有一些差别。但我认为这些结果,在一定程度上已经可以说明了问题。

在此,我认为题主的描述已经足够清楚了。我们在这里不考虑细节问题,如在真空中,人会不会死啊什么的,只考虑最后我们能够看到什么。于是,在 3D 软件里,设置了这样的场景:放一个直径 5 米的球体,球体的球心在原点,在里面放一个人物的模型。人物的眼睛附近放一个摄影机,模拟眼睛,来查看场景。给人物设置一个动画,让人物从距离球心 1.5 米的地方,穿过球心,移动至球心对面距离球心 1.5 米的地方。在人物移动的过程中,眼睛(摄影机)正好穿过球心。


哦对了,人物的模型是从

Characters 3D Models

找的现成的一个模型。然后,球体与人物的比例关系大概是这样的:

场景基本上搭好了,接下来是设材质。对于球体,很好说,设置为完全的镜面材质就可以了,再把球面的法线翻转一下,使之指向球面内部。对于人物,给她设置为「自发光」材质,即可表现出类似「全身涂足够亮的荧光粉」效果,「荧光粉」的颜色就是材质的颜色。场景里不摆放除人物外其他任何光源。由于人物是自发光材质,所以人物是不接受自己本身的投影的。并且,假设光线在球壁之间反射一次时有 15% 的衰减。

接下来,在渲染之前,需要设置一下渲染器的选项。这里使用的渲染器是基于光路追踪技术的。基本的原理是,根据光学中,光路是可逆的这一特征,从相机(眼睛)逆向分析进入相机的光路经过了哪些反射、折射、直接照射、环境光影响之类的。因此,光路追踪引擎的渲染效果,还是能比较确切反映真实情况的。在这里,把最大反弹次数设为 128 次,即认为光路在追踪过程中,如果在镜面求壁上反弹次数超过 128 次仍未碰到物体时,就不追踪了。经过尝试,128 次已经基本够用了,反弹次数再多的话,效果变化非常微小,但却大大延长渲染所需的时间。

一切都准备就绪,开始渲染吧!这就是这段过程中,「她」所能看到的景象:

假如一个真空球内壁是全镜面,悬浮在球内的人看到的是什么景象? http://v.youku.com/v_show/id_XNTk5NjM0NTIw.html

可以看到,在穿过球心前,自己的影像是倒像。影像随着距离球心距离的缩短而变大,在球心时影像变为无限大。穿过球心后,影像变为正向,大小由无限大开始缩小。

如果从人物外边,看这个人物呢?我们首先从人物的正前方,向人物的方向看去(把反射衰减重新设置为 0,即光线在球壁反射时,并无衰减):


看到的大概是这个效果:


从后面看:




侧面:




(两倍球半径,镜面衰减 15%)从模特前方观察模特:


背面视角:


侧面视角:


最后要声明一下,这些画面是用计算机模拟生成的,而使用计算机模拟不可避免地带有局限性。因为从人们生活的尺度看,自然世界是连续的。而计算机模拟的世界是离散的,比如球面、人物实际是一组三角面片的组合,光线反射次数也不能设置为无限大等。但我想,这些图片已经能够说明大概效果了。

PS: 使用开源 3D 软件 Blender 来做的模拟,渲染引擎为 Blender 自带的 Cycles 光路追踪引擎。Blender 介绍:

推荐一个 3D 动画创作软件:Blender

,Blender 下载:

blender.org/download

======

有人问,是不是画面中,镜像个数取决于球形镜面的多边形个数吗?那么来看看细化球面多边形几何形态后,结果会是什么样吧:

原球体多边形镜面:

球体镜面几何形态细化两倍后:

细化为 3 倍后:

细化为四倍后:

五倍:

可以看到,映像个数没有变化,变化的只是映像的大小,所以认为,这个球面几何体精度基本能够接受。出现不连续的人物影像,不是由于几何体的精度有限所造成的。

再回应一下章佳杰先生提出的质疑吧。部分写在了他答案的评论上,现在挪到这边来:

对于第一点,虽然球面的确是由一组多边形组成的,但着色方式是由顶点的法线插值运算而来的(不知道大家能不能明白 = =)。简单说,这样可以用离散的几何多边形物体模拟光滑的表面,例如游戏、CG 中常见的汽车那样。因此,仍可以说,这是一个光滑(但不完美)的球面。实际上,我也在底下试过了平直着色,即面的法线完全就是多边形的法线,而不是多边形顶点法线插值而来。这种情况下的渲染结果完全不一样。此外,光路追踪引擎不同于游戏中的光栅化投影引擎,光路追踪引擎还是能相当真实地还原各种光学现象的,如折射、镜面反射、散射等等。光路追踪引擎的具体原理,网上可以很容易查到,在此就不多叙述了。

对于第二点,光线追踪引擎完全可以「看到」虚像。举个例子,平面镜镜像即是虚像,可镜面在 3D 效果图里是一个司空见惯的东西。由此可见,使用光路追踪引擎渲染镜面是没有任何问题的。就此可证明,光路追踪引擎有能力表现虚像。

(多说一句,3D 游戏中的镜面反射材质效果,如跑车表面反射环境周围环境的效果,跟 3D 动画软件渲染原理是大不一样的。游戏里常用的技术是用虚拟摄影机捕捉物体周围的画面,然后组成环境立方贴图,映射到物体表面上,并与漫反射、法线映射、高光映射等效果混合而来。)

对于第三点,是我这边的错误,现在的回答已经据此修正。

就这样。

评论请寄至邮箱:

类似的话题

  • 回答
    想象一下,你正漂浮在一个完美无瑕的真空球体正中央。整个球体的内壁,光滑得如同镜子一般,而且是那种你能想象到的、最彻底的镜面,不带一丝一毫的瑕疵或模糊。没有空气阻碍,没有杂质反射,只有纯粹的光线在其中游戏。当你闭上眼睛,然后慢慢张开,映入你眼帘的,是一种前所未有的视觉体验。首先,你会看到……你自己。是.............
  • 回答
    面对这种状况,我的第一反应绝对是高度警惕,然后会迅速进入一个“分析+行动”的模式。首先,我会第一时间不会完全置之不理。哪怕他平时再喜欢开玩笑,生命安全这种事,也不能冒险开玩笑。我的第一反应是:“这事儿大条了!”然后,我会开始尝试联系他。不是一条简单的“别逗了”就结束了,而是会尝试: 电话: 我会.............
  • 回答
    好的,让我们来深入探讨一下,如果《赛博朋克2077》真的能达到CD Projekt Red(蠢驴)最初宣传时那种惊艳的效果,它是否能够被称之为一款“神作”。要回答这个问题,我们需要先明确“神作”的定义,并对照《赛博朋克2077》最初的宣传,以及这款游戏实际表现出的优点和缺点。一、什么是“神作”?“神.............
  • 回答
    比特币冲破一百万美元大关,这消息要是真的传开,那可真是个大事件,感觉就像科幻电影里的情节一样。对于那些从来没碰过比特币,甚至连它是什么都模模糊糊的人来说,这事儿的影响,我觉得可以从好几个层面来看。首先,最直观的,肯定是对“钱”这个概念的冲击。你想啊,现在一千块钱在我们眼里也算笔钱了,能买不少东西。要.............
  • 回答
    这是一个非常尖锐且极具争议的假设,如果真的发生,其后果无疑是极其复杂和深远的。我们不妨从几个层面来剖析一下,力求还原一个可能出现的多米诺骨牌效应。首先,我们得设想一下这个“发现”是如何发生的。在美国发动军事行动后,发现伊拉克(姑且用一个大家熟悉的例子作为背景,但请注意,这只是一个假设的场景,并非历史.............
  • 回答
    这是一个很有趣的假设!如果有一天我真的成为了B站的CEO或者买下了B站,是否会把陈睿赶出去,这需要一个非常复杂且多维度的考量,并且最终的决定会取决于我当时的目标、B站的实际状况以及陈睿本人的具体表现。首先,我需要明确我的目标是什么。 目标一:追求极致的商业成功和利润最大化。 如果我的目标是快速提.............
  • 回答
    当一个社会真的实现了资源极度富足,每个人都能免费享有必需的生活资料时,这听起来无疑像是一个乌托邦式的终极梦想。我们从小被教导要追求美好生活,而温饱、安稳是这美好生活最基础的基石。所以,当这个基石不再需要任何代价来获取时,大多数人心里首先涌起的,应该是狂喜和解放感吧。想象一下,不再有为了房租、水电、食.............
  • 回答
    这个问题很有意思,也很哲学。一个假故事能有多“真”,这取决于我们如何定义“真”,以及我们愿意在故事中投入多少共鸣。在我看来,一个假故事的“真”不在于它复述了多少客观事实,而在于它能否触及到我们内心深处那些共通的情感和体验。它可能是一段从未发生过的旅程,却能让我们感受到冒险的悸动;它可能是一个虚构的人.............
  • 回答
    在这个设定之下,要构建一个能长久维持和谐稳定的社会,我们不能简单地复制现有的社会模式,而必须基于“超能力者占两成”、“超能力可遗传”以及“纯血论真实”这几个核心要素进行深度革新。这三点构成了社会结构最根本的基石,也带来了最棘手的挑战。首先,我们要承认一个残酷但无法回避的事实:“纯血论真实”意味着存在.............
  • 回答
    这是一个经典的逻辑谜题,用来区分两种只会说假话和只会说真话的食人鱼。解决的关键在于设计一个问题,无论问哪条食人鱼,它们都会给出指向对方的答案。想象一下,你面前有两条食人鱼,你不知道哪条是说真话的,哪条是说假话的。它们互相都认识。你需要问一个问题,然后根据它的回答来判断哪条是你想要的那种。问题的核心思.............
  • 回答
    那个关于柠檬水在镜子上画画的笑话,说实话,挺有意思的,但要说它真的能神奇地让东西出现在镜子上,那得打个问号。说它是“真的”,指的是这个现象确实存在,并且确实能达到“画画”的效果;说它是“假的”,是指它不是什么魔法或者永久性的标记,而是有其科学原理的。原理是什么?这事儿得从柠檬水说起。柠檬水里最关键的.............
  • 回答
    您好!很高兴能为您解答关于概率收敛的问题。请您提供具体的命题,我将尽力为您详细证明其真伪,并给出反例(如果命题为假)。为了更好地帮助您,请您明确以下几点:1. 具体的概率收敛命题是什么? 例如,是关于样本均值的收敛、随机变量序列的收敛,还是其他类型的收敛?2. 收敛的类型是什么? 概率收敛(Co.............
  • 回答
    英国《每日邮报》(Daily Mail)的新闻真实性和可信度,可以说是仁者见仁智者见智,需要辩证地看待。它是一家非常受欢迎的英国报纸,读者群庞大,但同时也面临着不少关于其报道方式和准确性的争议。《每日邮报》的特点: 销量巨大,影响力广泛: 《每日邮报》是英国销量最高的报纸之一,其在线版本更是全球.............
  • 回答
    我理解你对“拼汐汐”上看到的近视眼贴,特别是宣称能让800多度近视恢复正常的广告,感到好奇和疑虑。关于这种产品是否真实有效,以及一个疗程三百多的价格是否合理,我们需要深入地分析一下。首先,我们来谈谈“近视恢复正常视力”这个说法,特别是对于800多度这样的高度近视。科学与现实的距离:目前,医学界普遍认.............
  • 回答
    这道题啊,可不是什么“两扇门,三个守卫”这么简单,它更像是一个让你在迷雾中摸索,用最少的蛛丝马迹来点亮前路的智慧游戏。别看题目简单,这里面可是藏着不少巧妙的机关。咱们就来一点点地把它拆解开,看看是怎么回事。首先,我们得明白这个游戏的设定。一共有两扇门,我们得从中找出通往“天堂”的那一扇。这里有个关键.............
  • 回答
    双十一到底值不值得“剁手”,是很多人每年都在纠结的问题。说它是“真便宜”,可能有人觉得夸张;说它是“假便宜”,又好像错过了几个亿。其实,这玩意儿挺复杂的,就跟很多事情一样,没有绝对的答案,得辩证地看。咱们先说说“真便宜”的部分。 大规模的折扣和补贴: 双十一最早就是由电商平台推动的一个购物节,核.............
  • 回答
    假表能做到真到什么境界?这个问题,就像问一件仿制品能逼真到什么地步一样,答案往往藏在细节里,藏在“差一点点”的微妙之处,也藏在能欺骗住最挑剔眼光的洞察力中。一块假表要达到“真”,它不仅仅是外观上的模仿,更是一场对细节、工艺、材料、甚至品牌灵魂的全方位致敬。首先,我们得明白,“真”的标准是什么。对于一.............
  • 回答
    这事儿,听起来挺诱人,每年4%的理财收益就能过日子,6万一年,存个150万就能退休,这账算得是挺直观的。但真到了落地的时候,情况可能就比这笔简单的加减乘除要复杂一些了。咱就掰开了揉碎了,好好聊聊这事儿能不能成,以及里面有哪些“坑”是得留意的。首先,咱们先确认一下这个“150万”是怎么来的。每年花6万.............
  • 回答
    这事儿,甭管怎么说,都妥妥的算“售假”。 明明白白把冒充品当正品卖,这是欺骗消费者,也是对品牌信誉的践踏。这伙人玩的是一招“狸猫换太子”,把费列罗这块金字招牌给玷污了。从经济学角度来看这波差价操作,那可真是“一本万利”的邪门歪道,玩的就是信息不对称和消费者心理的“猫腻”。我给你掰扯掰扯,里面门道可.............
  • 回答
    这确实是个挺有意思的现象,而且背后涉及的技术和产业链比你想象的要复杂得多。简单来说,假货比正品先上市、甚至能“冒充”官网,这并非单一技术突破,而是多方面因素叠加的结果,其中包含了技术“钻空子”、信息差利用以及一个完整的、高效的仿冒品产业链。技术层面:如何做到“先人一步”甚至“以假乱真”?1. 信息.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有