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

Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер

Хроническая инфекция хеликобактер служит основной причиной рака желудка

N+1
Расхламляем сарай: занятные самоделки из дождевой бочки, ржавого ведра и прочей дачной утвари Расхламляем сарай: занятные самоделки из дождевой бочки, ржавого ведра и прочей дачной утвари

Если на даче скопилось много металлических предметов, не торопитесь прятать их

ТехИнсайдер
Микробиологи разобрались в ферментации элитных какао-бобов Микробиологи разобрались в ферментации элитных какао-бобов

Исследователи описали состав микроорганизмов, участвующих в ферментации какао

N+1
Креативная Вселенная Креативная Вселенная

Как прошел и чем завершился студенческий конкурс дизайна Omoda

Автопилот
Саудовская Аравия Саудовская Аравия

Люди, прошлое, религия, противоречия – и будущее

kiozk originals
Премия за самый короткий импульс света Премия за самый короткий импульс света

Как электроны связаны с современной наукой?

Наука и жизнь
Излишняя скромность Излишняя скромность

7 неочевидных сигналов, которые выдают неуверенного человека

Лиза
Роболапа с эластичной подошвой распознает тип поверхности на слух Роболапа с эластичной подошвой распознает тип поверхности на слух

Инженеры разработали чувствительную роболапу под названием TRACE Paw

N+1
Jeep Grand Wagoneer. Cамый роскошный внедорожник бренда Jeep Grand Wagoneer. Cамый роскошный внедорожник бренда

Jeep Grand Wagoneer напоминает выскочивший из-под земли вагон метро

4x4 Club
Ночная тревожность: как вернуть здоровый сон Ночная тревожность: как вернуть здоровый сон

Если переживания накапливаются и мешают сну, то это уже плохо. Как быть?

Здоровье
Старая и ломается: российские аграрии рискуют остаться без техники Старая и ломается: российские аграрии рискуют остаться без техники

Технологичность растениеводства в России под угрозой

Forbes
Позолоченные «бриджертоны» Позолоченные «бриджертоны»

«Буканьерки»: невесты 1870-го выбирают Тейлор Свифт

Weekend
А вы знаете, почему ушную серу называют серой? И почему ее любят все коты без исключения? А вы знаете, почему ушную серу называют серой? И почему ее любят все коты без исключения?

Мало кто знает, что ушная сера — это вовсе не грязь, и вычищать её не нужно

ТехИнсайдер
Легенда с характером Легенда с характером

Чем российский любительский автоспорт лучше профессионального

Автопилот
Моя золотая долина… Моя золотая долина…

Интервью с академиком Анатолием Деревянко

Наука и жизнь
Слишком дорого: как в России сокращается рынок зарубежных онкопрепаратов Слишком дорого: как в России сокращается рынок зарубежных онкопрепаратов

Лекарства, применяемые для лечения рака, исключат из системы финансирования

Forbes
Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500 Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500

Компания Nebius N.V. дебютировала в мировом рейтинге суперкомпьютеров Tор500

Forbes
Почему до сих пор не удалось найти дно у Бездонного озера — главной загадки Подмосковья? Почему до сих пор не удалось найти дно у Бездонного озера — главной загадки Подмосковья?

Вот уже почти 200 лет русские исследователи пытаются отыскать в Бездонном... дно

ТехИнсайдер
Держать лицо Держать лицо

Фейсбилдинг: 7 эффективных упражнений

Лиза
Философия на грани безумия: чем болел Фридрих Ницше Философия на грани безумия: чем болел Фридрих Ницше

Фридрих Ницше: жизненный путь психически нездорового философа

Psychologies
«Мама проверяла, дышу ли я»: история лыжницы, которая побеждает, несмотря на булимию «Мама проверяла, дышу ли я»: история лыжницы, которая побеждает, несмотря на булимию

32-летняя Джесси Диггинс является самой титулованной американкой в лыжных гонках

Forbes
Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека

Семь новинок издательской группы «Альпина»

ТехИнсайдер
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
Плюсы и минусы 5 способов эпиляции, которые помогут вам сделать выбор Плюсы и минусы 5 способов эпиляции, которые помогут вам сделать выбор

Выбираете между несколькими видами избавления от нежелательных волос?

Psychologies
10 популярных автомобильных мифов 10 популярных автомобильных мифов

Автомобильные мифы, в которые нельзя верить

4x4 Club
Проверим щитовидку Проверим щитовидку

5 незаметных симптомов, которые сигнализируют о проблемах щитовидной железы

Лиза
Выжившие в мерзлоте Выжившие в мерзлоте

Круглые черви провели в криоанабиозе 46 тыс. лет — и снова начали размножаться

Наука
На пороге сверхспособностей На пороге сверхспособностей

Может ли человек развить в себе сверхспособности?

Знание – сила
Летчик, моряк, любовник и филантроп: история принца Чарльза, который теперь — король Великобритании Карл III Летчик, моряк, любовник и филантроп: история принца Чарльза, который теперь — король Великобритании Карл III

Какой была жизнь нового короля Великобритании до престола? Ключевые вехи

Правила жизни
Почему так дорого? Почему так дорого?

Как узнать, сколько стоит handmade-изделие: подсказки самозанятому

Лиза
Открыть в приложении