Как устроена физика Quantum Break

N+1Наука

Дымит разлом

Как устроена физика Quantum Break

Марат Хамадеев

b42c0c78b94f80f2120650be4a4bae45.jpg
N + 1

Впогоне за хорошими играми про физиков и физику я наконец-то добрался до Quantum Break (в русском переводе — «Квантовый разлом») от финской студии Remedy Entertainment — очевидный выбор после близкого знакомства с Control, их следующей игрой. В блоге, предваряющем этот текст, я уже разобрал одну из формул «Разлома», теперь пришла пора рассказать про остальную научную начинку шутера.

Пройдя Quantum Break на 100 процентов (то есть собрав каждую записку, прочитав каждое письмо и отсмотрев каждый видеодневник), я могу со всей авторитетностью заявить, что «Разлом» — самая осмысленная с точки зрения современной теоретической физики игра из тех, с которыми я знаком. Она оставляет позади не только Mass effect и Bioshock Infinite, но даже и Black Mesa — ремейк знаменитой Half-Life, с большим количеством досок хардкорного научного содержания.

Секрет такого успеха довольно прост: студия во главе с креативным директором и продюсером Сэмом Лейком пригласила в качестве консультанта настоящего физика-теоретика и популяризатора науки Сюксю Рясянена, который когда-то работал в ЦЕРНе. В этом Лейк поступил так же, как Кристофер Нолан, которому при создании «Интерстеллара» и «Довода» помогал нобелевский лауреат Кип Торн. Это не случайность: именитый разработчик уже признавался, что вдохновлялся творчеством именитого режиссера.

Впрочем, есть еще кое-что, что роднит игры Remedy и фильмы Нолана (кроме общей недосказанности и использования одних и тех же актеров в разных сюжетах), — это любовь к манипуляциям со временем. Играть с временем финны начали еще в Max Payne, заодно популяризовав для жанра шутеров эффекты замедления — буллет-тайм и слоу-мо. Поэтому неудивительно, что Remedy в 2016 году обратились и к теме путешествий во времени, на которых и построили сюжетную канву Quantum Break. Кстати, на четыре года раньше Нолана с его «Доводом»!

«Довод» с некоторой долей иронии можно назвать экранизацией упорядоченных во времени фейнмановских диаграмм, которые допускают движение назад во времени для античастиц. В «Квантовом разломе» использованы другие концепции из настоящей теоретической физики, разбору которых посвящен этот текст.

Перед прочтением я настоятельно рекомендую читателю ознакомиться с материалом «Убить дедушку и выжить», в котором подробно рассмотрена проблема путешествий во времени и временных парадоксов через призму современной физики. И хотя этот текст самодостаточен, некоторые моменты, про которые я расскажу здесь, описаны там более подробно.

!Внимание, спойлеры! Я не планирую раскрывать сюжет игры полностью, но для обсуждения некоторых идей, заложенных создателями, частично это будет необходимо.

Поле Мейера — Джойса

Главная научная «фишка» вселенной Quantum break — это представление о том, что из себя представляет движение материи вдоль оси времени. Из существующих физический теорий наиболее полно на этот вопрос отвечает общая теория относительности (ОТО). Она объединяет пространство и время в единую сущность, которая должна искривляться, чтобы возникла гравитация (про попытки объяснить ОТО на пальцах читайте в материале «Это только теория», посвященном столетнему юбилею теории).

Заветная мечта всего физического комьюнити — объединение ОТО с квантовополевой моделью микромира. Другими словами, построение квантовой гравитации. В мире «Разлома» эту проблему частично решили в 1997 году два молодых физика — Элтон Мейер и Уильям Джойс, бывшие на тот момент студентами университета вымышленного города Риверпорт, штат Массачусетс. Частично — потому что их идеи, описанные в игре, касаются лишь времени, а не пространства, что несколько противоречит духу ОТО. Пожалуй, этот факт можно назвать первым слабым местом вымышленной теории.

Сама она, тем не менее, довольно интересная. Мейер и Джойс предположили и доказали, что способность физических систем эволюционировать во времени проявляется лишь тогда, когда они взаимодействуют с особым полем, названным впоследствии в их честь. Сэм Лейк прямо говорит в интервью, что идея поля Мейера — Джойса родилась после дискуссий с Рясяненом, который рассказывал разработчикам про механизм Хиггса. Этот механизм описывает возникновение массы у частиц за счет взаимодействия с одноименным полем Хиггса, квант которого называется бозоном Хиггса. Это скалярное поле стало решением проблемы безмассовости бозонов в теории электрослабого взаимодействия. Совсем упрощенно этот механизм можно представить как «цепляние» безмассовых бозонов за вездесущее поле Хиггса. Подробнее о нем мы рассказывали на десятилетие запуска Большого адронного коллайдера.

Квант поля Мейера — Джойса, в свою очередь, получил емкое название хронон1. Предполагается, что хрононная энергия равномерно распределена в пределах Земли, из-за чего время у нас на планете везде течет примерно одинаково. Вблизи массивных тел хрононное поле должно искажаться согласно предсказаниями ОТО, и сложно сказать, как именно вписывается теория хрононов в теорию относительности. Возможно, поле Мейера — Джойса должно испытывать те же искривления, что и метрический тензор, но напрямую этот вопрос нигде не обсуждается, если не считать единственную формулу на доске в начале игры.

1Самому термину хронон, на самом деле, тоже без малого сотня лет. Его придумал в 1927 году Роберт Леви в качестве попытки проквантовать время напрямую, то есть представить его не в непрерывном, а в дискретном виде. Но в игре у хронона несколько иной физический смысл.

В Quantum Break нам показывают, что произойдет в мире, который хрононы толкают вперед по времени, если поле Мейера — Джойса начнет исчезать. Цепочку этих процессов запускает в 2016 году инцидент с машиной времени, созданной в Риверпортском университете, чей принцип работы частично основан на хрононах. При проектировании машины была допущена ошибка, из-за чего ее первый запуск породил Разлом2

2В оригинале это другой разлом: fracture, а не break, как могло бы показаться русскоязычному игроку.

a3277453b331ee4c1eef2a9d78464b77.png
Треки хрононов, покинувших ядро машины времени в момент инцидента. Quantum Break / Remedy Entertainment

Разлом — событие, запустившее нелокальные флуктуации поля Мейера — Джойса. Нелокальность здесь проявляется в том, что ход течения времени нарушается — ни много ни мало — сразу во всей Вселенной. Флуктуации проявляют себя в виде краткосрочных «зависаний» — состояний без течения времени, в которых любые процессы прекращаются и эволюция материи замирает. По мере развития событий длительность и частота зависаний растут и в итоге завершается полноценным Концом времени — состоянием Вселенной, в которой полностью отсутствуют хрононы. Или, говоря языком физиков, хрононное поле переходит в нулевое (вакуумное) состояние.

Описанная выше идея помимо хиггсовского механизма затрагивает еще несколько общепринятых физических концепций. Например, состояние Конца времени перекликается с Началом времени, которое имеет место в некоторых космологических моделях, основанных на Большом взрыве. Согласно им, до этого события время и пространство отсутствовало, что на языке Quantum Break означает отсутствие частиц Мейера — Джойса.

Идея о том, что какое-то событие на Земле способно повлиять на всю Вселенную, кажется достаточно наивной. Тем не менее, похожий сценарий теоретически возможен в случае распада так называемого ложного вакуума до вакуума истинного (подробнее об этом превращении можно прочитать в блоге Дмитрия Трунина). Тогда катаклизм мог бы начаться на Земле как следствие некоторого высокоэнергетического эксперимента, а затем распространиться далее в космос под действием эффекта домино3. В отличие от Разлома, этот катаклизм произошел бы за счет локальных взаимодействий. Но даже если бы реализовался такой сценарий, его едва ли можно было бы обратить вспять — а ведь именно такую цель поставили себе герои игры.

3В отличие от Разлома, этот катаклизм произошел бы за счет локальных взаимодействий.

Хронофизика

Настоящие физики не имеют ни малейшего представления о том, как повлиять на поле Хиггса. Риверпортские физики о хрононном поле знают гораздо больше и манипулируют с ним гораздо увереннее.

Например, из презентации в начале игры мы узнаем, что масса квантов Мейера — Джойса равна 4,5 тераэлектронвольта. Это очень много: для сравнения, масса бозона Хиггса равна 125 гигаэлектронвольт, а масса самой тяжелой из известных частиц — топ-кварка — 173 гигаэлектронвольта. Из формул на досках лабораторий можно узнать, что оператор хрононного поля в уравнениях элегантно обозначен символом «⧖», похожим на песочные часы. Из этих уравнений он перекочевал и на предупреждающие знаки.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Медоуказчики привели людей к змеям по ошибке Медоуказчики привели людей к змеям по ошибке

Орнитологи выяснили, почему большие медоуказчики иногда направляют людей к змеям

N+1
Немного о жизни звезд Немного о жизни звезд

Как ведется классификация звезд

Наука и техника
Ядро Земли понемногу вытекает на поверхность Ядро Земли понемногу вытекает на поверхность

Может ли материал металлического ядра Земли выталкиваться на ее поверхность?

ТехИнсайдер
Поворот к себе Поворот к себе

Соня Аржаных — о первом гонораре, синдроме самозванца и мечте написать сценарий

Grazia
Я вижу, о чем вы думаете Я вижу, о чем вы думаете

Как агенты ФБР читают людей

kiozk originals
Театр поражения Театр поражения

С чего началась первая общеевропейская война и кто в ней победил

Weekend
Продукты «лайт» Продукты «лайт»

Что на самом деле означает «0%» на упаковке продуктов «лайт» – пользу или вред?

Здоровье
Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали

Ученые исследовали останки людей, 5000 лет назад похороненых в пещере Эскурал

N+1
Бремя «Белого альбома»: как «Битлз» записали пластинку, которая похоронила шестидесятые Бремя «Белого альбома»: как «Битлз» записали пластинку, которая похоронила шестидесятые

Почему White Album «Битлз» разделил историю музыки на до и после

Правила жизни
Александр Олешко: «Гурченко этой фразой давала мне шанс исправить ситуацию...» Александр Олешко: «Гурченко этой фразой давала мне шанс исправить ситуацию...»

Александр Олешко — о Валентине Леонтьевой, любви к дикторам и телевидении

Коллекция. Караван историй
Что делать, если обувь оказалась велика: 5 эффективных решений проблемы Что делать, если обувь оказалась велика: 5 эффективных решений проблемы

Можно ли каждый день ходить в ботинках, которые велики?

ТехИнсайдер
Дайте воды Дайте воды

5 причин необъяснимой жажды

Лиза
10 цитат Оливера Сакса, которые изменят ваше представление о сознании человека 10 цитат Оливера Сакса, которые изменят ваше представление о сознании человека

Как опыт общения с людьми меняет представление о сознании человека

Psychologies
Анастасия Талызина: «В этих трамваях я нашла себя» Анастасия Талызина: «В этих трамваях я нашла себя»

Анастасия Талызина – о любви к Sex Pistols и накладном животе

Grazia
Исчерпывающий гид по презервативам: 12 видов, их плюсы и минусы Исчерпывающий гид по презервативам: 12 видов, их плюсы и минусы

Какие виды кондомов существуют на сегодняшний день?

VOICE
5 технологий, которые появятся к 2100 году 5 технологий, которые появятся к 2100 году

В 2100 году наша жизнь будет не просто переплетена с технологиями

ТехИнсайдер
Гиперответственность или низкая самооценка: почему мы испытываем испанский стыд? Гиперответственность или низкая самооценка: почему мы испытываем испанский стыд?

Чем испанский стыд отличается от обычного стыда и почему мы его испытываем

ТехИнсайдер
«Вырабатывайте привычку регулярно откладывать деньги» «Вырабатывайте привычку регулярно откладывать деньги»

Как научиться грамотно тратить и копить?

Деньги
Умный нос Умный нос

«Электронный нос» поможет избежать вредных примесей в упаковке

Наука
Алина Кохно Алина Кохно

Об опасности дефицита железа из первых уст

Здоровье
3 тактики, которые сделают из ваших детей успешных предпринимателей 3 тактики, которые сделают из ваших детей успешных предпринимателей

Как растить детей, чтобы они стали предпринимателями?

Inc.
Всего две точки над «е»: приключения одной буквы Всего две точки над «е»: приключения одной буквы

Как и откуда взялась буква Ё?

Знание – сила
«Немая», зовущая на баррикады «Немая», зовущая на баррикады

Как оперный пафос стал протестным

Weekend
Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии

Редкий гривистый голубь гнездится на островах от Юго-Восточной Азии до Меланезии

N+1
Пацаны и чушпаны: как сериал «Слово пацана» исследует подростковую преступность 80-х Пацаны и чушпаны: как сериал «Слово пацана» исследует подростковую преступность 80-х

«Слово пацана»: очевидные недостатки и неочевидные достоинства сериала

Forbes
Увидеть Эверест и не умереть Увидеть Эверест и не умереть

Комфорт, отличная еда и суперсервис в Гималаях

Robb Report
Новый вызов Новый вызов

Юлия Пересильд примерила корону в прямом смысле слова

OK!
Негативные мысли о себе: техника разворота на 180 градусов Негативные мысли о себе: техника разворота на 180 градусов

Как быстро и эффективно оспорить собственные представления о себе?

Psychologies
Так Jeep Cherokee XJ умер или всё ещё жив? Так Jeep Cherokee XJ умер или всё ещё жив?

Под невероятно уродливым кузовом скрывается легендарный внедорожник

4x4 Club
Римма Маркова. «Она уехала, но Антонио не мог ее забыть. Прилетел в Москву и сделал предложение» Римма Маркова. «Она уехала, но Антонио не мог ее забыть. Прилетел в Москву и сделал предложение»

О Римме Марковой рассказывают ее дочь Татьяна Никитина и друг — Сергей Касьянов

Караван историй
Открыть в приложении