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这是我和数学系的儿子最近常聊的话题。
他想仿真小时候常玩的肥皂泡试试手,没想到凭直觉选到了最难的东西。
看似简单,其实横跨几何分析、几何测度论、软物质物理与计算机图形学:膜是极小曲面,泡是 CMC 曲面,平均曲率流是面积泛函的梯度流,而形状能否被看见,由第二变分与能量景观决定。
我和他商量搭建了这个肥皂泡实验室,全程由 deepseek-4.1-flash-1017 协助检索文献、分析算法、搭建仿真环境和网络建站。
从数学问题,到可交互的实时画面。
在 GPU 上为每个活动泡泡维持厚度 h、覆盖度 φ 与表面活性剂 Γ;无散表面环流把膜面上的流动输运起来。双气泡的共享膜由 Laplace 压力差与 120° 接触条件反解;泡沫用动态 Voronoi 胞腔近似 T1 重连、合并与分裂,并保持体积守恒。
渲染是 PBR 透射/折射加逐像素薄膜干涉,环境用了 HDRI 贴图,画面里的人物来自照片抠像。
受浏览器算力与实时性制约,它没有从最底层的三维 Navier–Stokes 求解或 VOF 界面追踪开始,而是在「视觉可信」与「物理可读」之间取了一个折中:膜厚是归一化的视觉量,T1 是邻接表驱动的近似。
不是严格求解器,供学习参考。上述名词和内容我完全不懂。