来自加州理工学院的工程师已经生成了一个水下气泡环的计算机模拟，它非常逼真，几乎与真实的视频无法区分。然而，研究的重点不仅仅是创造下一代计算机图形学。相反，它的开发人员希望模拟可以揭示控制这些现象的数学和力量。

“当我们进行这些抽象时，我们仍然希望捕捉到关于宇宙的一些基本真理，”工程与应用科学部计算机科学与应用与计算数学教授Shaler Arthur Hanisch教授PeterSchröder说道，他的团队建立了模拟。

泡泡环最常出现在由水肺潜水员创建的在线视频中，他们以类似于吸烟者吹烟圈的方式吹出戒指。施罗德的团队模拟了两个空气合并的水下环，然后再次分开。他们将在7月28日至8月1日在洛杉矶举行的计算机图形学与互动技术国际会议和展览会(SIGGRAPH)上展示他们的作品。

该项目开始时试图更好地了解太阳耀斑，太阳耀斑是从太阳表面喷出的巨大等离子体环。施罗德说，太阳耀斑的产生和发展受到许多复杂的力量(例如，太阳的强磁场)的控制，使得建模和理解它们变得困难。

由于问题的复杂性，施罗德的团队最终将其分解成更小的单件。施罗德说：“如果你看太阳的视频和太阳表面的喷发，你可以看到这些被称为通量绳索的大弧度。” “它们扭曲然后自行转动，并且存在暴力事件，其中环路会自动进入。这有点类似于当两个涡旋细丝 - 两个泡泡环相遇时。它们合并时会发生非常剧烈的反应或者随着波浪沿着泡泡环行进，一段被夹住了。“

可以通过将墨水滴入水中来创建类似但更温和的版本。墨水形成扭曲的圆环形状，然后分支成所谓的墨水枝形吊灯。

太阳耀斑，泡泡环和墨水吊灯都有一个共同点：绕中心线旋转的扭曲，流体甜甜圈形状。因此，Schröder说，有效地模拟其中一种现象应能提供对其他现象的部分洞察力。

“我们工作的希望是提供几何见解。我们总是关注事物的几何形状及其行为 - 在这种情况下，我们正在研究泡沫环行进的中心曲线的几何形状及其变化厚度，“他说。

为了衡量他的计算机模拟与现实的接近程度，施罗德将它们与真实的视频进行了并排比较。即使他没有把所有可能的变量完美地固定下来，如果两个视频几乎无法区分，他可能正在做正确的事情。

“现在，我们有一个视觉比较，因为没有办法说，”哇，你说的完全正确。“定量验证太复杂了;变量太多了。但是当你看到可视化时，眼睛会说， “是的，这是一场比赛，”他说。“我邀请任何人看一下，告诉我他们是否认为这是一场比赛。我们对此感觉非常好。”

定性而不是定量分析在数学家的标准中看起来似乎不准确，但它为Schröder带来了一些精彩的“a-ha”时刻，当计算机模拟看起来如此逼真以至于他可以确信他以前的数学建立它是管理现实世界现象的那些。

“驱使我的是找到这些美丽的描述，看起来非常复杂但可以简化为一些数学关键概念。其余的只是从那里开始。看到一个非常简单的原则突然产生的美感我们认为的复杂外观，“施罗德说。

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