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

OpenAI впервые за пять лет выпустила языковые модели с открытыми весами OpenAI впервые за пять лет выпустила языковые модели с открытыми весами

Компания OpenAI выпустила две большие языковые модели с открытыми весами

N+1
Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры? Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры?

А вы знали, что 3D-принтер умеет печатать не только пластмассовые детальки?

CHIP
Гейдельбергский человек из Петралонской пещеры умер не меньше 277 тысяч лет назад Гейдельбергский человек из Петралонской пещеры умер не меньше 277 тысяч лет назад

Как ученые установили датировку древнего черепа из пещеры Петралона

N+1
Почему ты не спишь? Почему ты не спишь?

Ошибки при организации пространства в спальне, из-за которых ты не высыпаешься

Лиза
Крупным планом: что происходит с отечественным кинорынком Крупным планом: что происходит с отечественным кинорынком

Какое кино сейчас интересно зрителям в России?

Inc.
Доска почёта Доска почёта

Как изготавливают самые быстрые и красивые сноуборды

Robb Report
Как появилась технология распознавания текста: функция в смартфоне, благодаря которой мы забыли про ручной ввод Как появилась технология распознавания текста: функция в смартфоне, благодаря которой мы забыли про ручной ввод

Что происходит с системами распознавания текстов и документов сегодня

ТехИнсайдер
Зонд MESSENGER нашел на Меркурии потенциальный ледник Зонд MESSENGER нашел на Меркурии потенциальный ледник

Меркурий может обладать глубинными слоями летучих веществ

N+1
3 совета, которые сделают любого человека в любом возрасте в разы богаче 3 совета, которые сделают любого человека в любом возрасте в разы богаче

Как можно достичь финансового благополучия, независимо от своей зарплаты

Inc.
Созависимость и контрзависимость: в чем сходства и различия Созависимость и контрзависимость: в чем сходства и различия

Почему кто-то боится даже намека на близость, а кто-то сливается с партнером?

Psychologies
Как избавиться от неприятного запаха в кухонной раковине: 5 проверенных годами методов Как избавиться от неприятного запаха в кухонной раковине: 5 проверенных годами методов

Как избавиться от ужасного запаха из труб?

ТехИнсайдер
Сомнительная изнанка «Основного инстинкта»: как создавался один из самых популярных фильмов 1990-х Сомнительная изнанка «Основного инстинкта»: как создавался один из самых популярных фильмов 1990-х

На съемках «Основного инстинкта» не обошлось без скандалов и предательств

Правила жизни
Самые смешные животные в дикой природе в 2023 году Самые смешные животные в дикой природе в 2023 году

Фотографии, от которых заржет даже моль!

Maxim
Как научиться понимать творчество Ван Гога. Отрывок из книги искусствоведа Как научиться понимать творчество Ван Гога. Отрывок из книги искусствоведа

Глава из книги искусствоведа Елены Легран «Разгадай код художника»

СНОБ
Практические вопросы: Системы антиблокировки и стабилизации Практические вопросы: Системы антиблокировки и стабилизации

Система ABS увеличивает тормозной путь или уменьшает его? Полезна ли ESP?

4x4 Club
Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов

Как выбрать кофе домой?

РБК
Алина Кохно Алина Кохно

Об опасности дефицита железа из первых уст

Здоровье
Уроки внедорожного мастерства. Крутые спуски и поперечные канавы Уроки внедорожного мастерства. Крутые спуски и поперечные канавы

Поговорим об очень крутых спусках, с которых на первый взгляд нельзя съехать

4x4 Club
Дело молодое Дело молодое

Автопром ищет точки соприкосновения, чтобы не проиграть борьбу за юные сердца

Автопилот
Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему

А вам слабо пересмотреть «Гарри Поттеров» в порядке возрастания качества?

Maxim
Семь подземных королей Семь подземных королей

Удивительные машины, которые можно встретить только под землей

ТехИнсайдер
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
Индийские афалины украли наживку из ловушек для крабов Индийские афалины украли наживку из ловушек для крабов

Зоологи запечатлели необычное поведение дельфинов на видео

N+1
«Это я, внучка твоя»: история о том, как угасает пожилой человек «Это я, внучка твоя»: история о том, как угасает пожилой человек

Трогательный, глубокий рассказ «Лес памяти» — о том, как угасает человек

Psychologies
ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов

Компания Google DeepMind разработала модель прогнозирования погоды

ТехИнсайдер
Отпусти и забудь Отпусти и забудь

5 советов, которые помогут восстановиться после развода

Лиза
Бескорыстно преданный: как миллионер и меценат Савва Морозов создал МХТ Бескорыстно преданный: как миллионер и меценат Савва Морозов создал МХТ

Как создавался и менялся МХТ

Forbes
Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов

Знаешь ли ты, что водолазки существуют уже сотни лет — как минимум с XV века?

VOICE
Болен по собственному желанию Болен по собственному желанию

Как работает психосоматика простуды

Лиза
Оптимистический взгляд на расчеловечивание Оптимистический взгляд на расчеловечивание

«Королевство зверей» и французский боди-‍хоррор

Weekend
Открыть в приложении