Dark Matter
Interactive Experience

LARC，全称 Lyman-Alpha Forest Research Collaboration，是 USC、UC Riverside 和 Carnegie Science Observatories 三家合作的宇宙学项目，由 Templeton Foundation 的一笔经费资助。它研究的是莱曼 α 森林：星系之间的氢，会在遥远类星体的光里留下一条条吸收线。这些线描出每条视线上气体的分布，也就连带描出了暗物质，因为气体能聚在哪里是暗物质决定的。

Dark Matter Interactive Experience 把这项研究带到公众面前。它为 Carnegie Science Observatories 在 Pasadena 的大型显示屏而做，以立体 3D 放映：观众戴上 3D 眼镜，看到的宇宙是有纵深的。观众化身为一束大约 120 亿年前离开类星体、正飞向地球的光，一路看着穿过的氢把莱曼 α 森林写进自己的光谱里。

对公众的价值

暗物质是科学里最难向公众讲清楚的概念之一。证据是间接的，要从光和气体里读出来，而一张看起来很有说服力的图很容易把人带偏。文字、静态图片和示意图都很难表现这样一种东西：我们对它的全部了解，都来自它对看得见的东西做了什么。在这里，观众亲手改动它，看到效果，地点是一座对公众开放的天文台，每一个视觉决定都经过研究它的科学家审核。

这个体验的做法本身也想留给别人用：凡是讲人看不见的东西的严肃游戏和模拟，都可以拿它当一个可用的样板。哪些做法可以沿用，写在“研究”一节。

整个体验是我作为互动游戏来设计的。模拟宇宙的程序化生成是我做的，暗物质如何塑造星系间气体和莱曼 α 光谱的模拟与可视化也是我做的。试玩测试由我主持，新手引导根据测试结果由我重新设计。我还负责科学家和设计师之间的协调，主持项目会议，为研究团队和 Templeton Foundation 准备进度材料。

开发是 USC 的团队工作，由 USC School of Cinematic Arts 的 Sean Bouchard 和 Martzi Campos 指导。科学内容，以及对每一个视觉决定的审核，来自 LARC 的研究人员。天体物理和 LARC 的研究计划本身不是我的工作。

我在这里研究的问题是：怎样让人通过玩，理解一个看不见的原因。具体说就是，允许观众改什么，什么时候把控制权交给他们。

体验在 VizLab 显示墙上用 Unity 运行，用手柄操作。计算量大的科学部分在运行前就算好了，观众旅行时只是回放。

旅程

观众化身为光，沿一条固定路线走：离开类星体，穿过氢云和宇宙网，经过一个星系，进入银河系和太阳系，最后落到地球。每个阶段是一个独立场景，走到尽头有一道关口，交给下一个场景。所有变化的时机由一个脚本统一掌管，所以世界、天空、速度和光谱都在同一帧切换，切换时用一个镜头运动把画面遮过去。

光谱

在显示墙上，光的光谱一直跟着观众走。它跟踪的是一颗类星体的光，从发出到抵达地球，距离取的是莱曼 α 森林一张经典图里用的那颗类星体。物理在事前算好，依据是标准宇宙学和实测的氢吸收，观众旅行时只做回放。空间把光拉长，发射峰就滑向长波一端；每一团氢云都在光谱上切出一条线。一团团云是生成的，但平均吸收量和实测吻合。到地球时，光谱落定成那张熟悉的图。光谱系统是我和团队一起做的。

气体和暗物质

宇宙网用粒子系统和体积气体画出来，把 Houdini 做的气体体积导进 Unity 的办法是我解决的。暗物质单独放一层，和星系、气体分开，这样观众才能把它调出来看，并且改动它。

显示墙

VizLab 显示墙由 35 块屏幕组成，七排，每排五块，在竖直方向弯过大约 124 度，从观众脚前的地面一直弯到接近头顶。它通过 getReal3D for Unity 以立体 3D 运行，观众戴上 3D 眼镜，气体、星系和光的路径都有纵深。按平面屏幕尺寸排的文字，到了这道弧面上会被拉开。与视线齐平的那一排几乎是竖直的，所以常驻文字放在那里，其余一切都放进场景里。镜头跟在光后面，观众环顾光的四周。

整个设计立在科学里的一个事实上：我们对暗物质的全部认识，都来自它对看得见的东西做了什么。所以观众先接触到的是它的效果，它聚起来的气体、气体在光里留下的线，然后才看到它本身，才拿到控制权。另一方面，体验既要在科学上站得住，又要让完全没有背景的观众看明白。这两头几乎在每个设计决定里都互相拉扯，所以我直接和科学家一起把它们定下来。

试玩测试

2026 年 5 月，我们在实验室做了第一次试玩测试，20 人参加，比较 A、B 两个版本，用问卷和游戏内数据来衡量。场次是我约的，问卷是我写的，数据埋点也是我加进版本里的。

参与人数

20

比较的版本

A 和 B

没有完全弄懂暗物质控制

20 人中 12 人

作品里的科学内容没有错。问题出在顺序：控制权交到观众手里时，他们还不知道它代表什么。测试记录还显示：弹出文字闪得太快，读不完；莱曼 α 森林的图大多数人看不懂；镜头和前进方向让人迷糊；新概念一下子来得太多，类星体、光年、莱曼 α、暗物质。大家最喜欢的是拿着自由镜头随便玩。

重新设计

新手引导围着因果关系重做了。它从光离开类星体之前就开始，把一条链一步一步走完。在把暗物质控制交给观众之前，先把那个看不见的结构作为一个悬着的问题提出来。

Unity 当前版本的截图。

2026 年 10 月到了 Alpha 版，现在靠和科学家的定期评审一轮轮打磨。

更大的目标是在 Carnegie Science Observatories 位于 Pasadena 的显示屏上做一个公共装置，把 LARC 的暗物质研究带给更多人，再做一个网页版游戏，把同样的内容带到场馆之外。团队还在做几个放在旁边的小型互动，比如一个可以把暗物质开开关关的星系。VR 版本在讨论中，作为更往后的一步。

计划产出

• 在 Carnegie Science Observatories 位于 Pasadena 的显示屏上的公共互动装置。
• 一个网页版游戏，把同样的内容带到场馆之外。
• 一篇论文，讨论如何把宇宙学模拟转化成面向公众的互动体验，正在准备中。