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

Тысячи сомиков-шмелей вскарабкались по водопадам Тысячи сомиков-шмелей вскарабкались по водопадам

Почему южноамериканские сомики-шмели необычно ведут себя у водопадов

N+1
Как сделать так, чтобы борода росла быстрее Как сделать так, чтобы борода росла быстрее

Главный минус бороды в том, что она не может вырасти за один день

Maxim
Разработаны методы генного редактирование смертельно опасных заболеваний мозга Разработаны методы генного редактирование смертельно опасных заболеваний мозга

Ученые успешно применили технологии генного редактирования для коррекции мутаций

ТехИнсайдер
«Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении «Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении

Как сделать «дружбу с привилегиями» комфортной для всех участников

Psychologies
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
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
Про отцов и для отцов: 5 книг, которые помогут разобраться в детско-родительских отношениях Про отцов и для отцов: 5 книг, которые помогут разобраться в детско-родительских отношениях

Хотите узнать о роли отца в культурной традиции и вашей собственной жизни?

Psychologies
Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

Кем могла бы быть волшебная Жар-птица с точки зрения науки?

Вокруг света
От охотничьих пиджаков до добротного винтажа: краткая история твида От охотничьих пиджаков до добротного винтажа: краткая история твида

Самая благородная ткань — это вовсе не бархат, а традиционный британский твид

Правила жизни
Загадка Офира: как редкую коллекцию драгоценных камней продали без ведома ее хозяина Загадка Офира: как редкую коллекцию драгоценных камней продали без ведома ее хозяина

Как коллекция драгоценных камней оказалась у человека, который её не покупал

Forbes
Утопления в Нанте Утопления в Нанте

Мрачное полотно Жозефа Обера, запечатлевшее нантские утопления

Дилетант
Красная курица, или Парижские жители Красная курица, или Парижские жители

«Цыпленок для Линды»: нарисованная история про память

Weekend
Суздальская вертикаль власти Суздальская вертикаль власти

Раскопки вокруг города, который Юрий Долгорукий объявил столицей до Москвы

Наука
Синдром Ребекки: 3 причины, почему нынешние партнеры следят за бывшими и наоборот Синдром Ребекки: 3 причины, почему нынешние партнеры следят за бывшими и наоборот

Синдром Ребекки: что это такое и как этот синдром влияет на жизнь человека

Psychologies
Выдвинуть диверсию: как растет число инсайдерских атак от рядовых пользователей Выдвинуть диверсию: как растет число инсайдерских атак от рядовых пользователей

С начала года количество атак инсайдеров выросло в 1,5 раза

Forbes
Безумные новогодние блюда прошлого, от которых люди решили отказаться Безумные новогодние блюда прошлого, от которых люди решили отказаться

Блюда, которые сегодня показались бы неуместными на праздничном застолье

ТехИнсайдер
Время перемен Время перемен

Признаки и профилактика ранней менопаузы

Лиза
«Бензин самотеком не подавать»: о чем предупреждали водителей советских автобусов «Бензин самотеком не подавать»: о чем предупреждали водителей советских автобусов

Что значит надпись «бензин самотеком не подавать» и в чем минусы самотека

ТехИнсайдер
У биологов не получилась мышь с крысиным сердцем и сосудами У биологов не получилась мышь с крысиным сердцем и сосудами

Испанские исследователи отработали методику создания химерных мышей

N+1
Полетели головы: каким получился «Год рождения» Михаила Местецкого? Полетели головы: каким получился «Год рождения» Михаила Местецкого?

«Я верю только в панк, рок-н-ролл»: рецензия на фильм «Год рождения»

Правила жизни
Улыбочку, пожалуйста! Улыбочку, пожалуйста!

12 продуктов, которые помогают в профилактике кариеса

Лиза
Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин

Клаудиа Голдин объяснила, почему женщины зарабатывают меньше мужчин

Наука
Канцерогенный фактор: можно ли заболеть раком, если работать по ночам Канцерогенный фактор: можно ли заболеть раком, если работать по ночам

Как нарушения сна связаны с онкогенными факторами?

Psychologies
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
Почему во время менопаузы стоит сделать перманентный макияж: 5 плюсов процедуры для женщин 50+ Почему во время менопаузы стоит сделать перманентный макияж: 5 плюсов процедуры для женщин 50+

Выраженный эффект от перманентного макияжа можно увидеть во время менопаузы

VOICE
Аутизм аутизму рознь: 3 формы расстройства по степени тяжести Аутизм аутизму рознь: 3 формы расстройства по степени тяжести

Какие формы расстройства аутистического спектра существуют?

Psychologies
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
Путешествие в науку Путешествие в науку

В самом сердце Сибири расположен всемирно известный Академгородок

Отдых в России
4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения 4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения

Фразы, которые подтачивают доверие друг к другу и постепенно разрушают союз

Psychologies
От мала до велика От мала до велика

Рассматриваем рекордсменов из царства животных

Наука и жизнь
Открыть в приложении