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

Хирурги опубликовали подробности и годичные результаты первой трансплантации глаза Хирурги опубликовали подробности и годичные результаты первой трансплантации глаза

Первая трансплантация донорского глазного яблока: детали операции и ее эффекты

N+1
Происхождение совершенства Происхождение совершенства

Когда и почему растения свернулись в идеальную спираль

N+1
Генная терапия сделала зрение людей с наследственной болезнью в 10 000 раз лучше Генная терапия сделала зрение людей с наследственной болезнью в 10 000 раз лучше

Специфическое заболевание амавроз Лебера научились лечить генной терапией

ТехИнсайдер
Африканские пингвины отличают друг друга по черным точкам на белой груди Африканские пингвины отличают друг друга по черным точкам на белой груди

Уникальный набор черных точек на тельце помогает пингвинам различать друг друга

ТехИнсайдер
Почему для женщин наличие секса важнее, чем для мужчин: необычное исследование ученых Почему для женщин наличие секса важнее, чем для мужчин: необычное исследование ученых

Как секс влияет на здоровье женщин?

Psychologies
Отступление россиян поставило жирный крест на надеждах врага: европейцы вовсю кусали локти Отступление россиян поставило жирный крест на надеждах врага: европейцы вовсю кусали локти

Какой была битва под Витебском 1812 года

ТехИнсайдер
Суммарная выручка 20 крупнейших медицинских компаний выросла до 208 млрд рублей Суммарная выручка 20 крупнейших медицинских компаний выросла до 208 млрд рублей

Рынок платных медицинских услуг продолжает расти в цене

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
Цена совершенства: психолог рассказал о последствиях синдрома отличника Цена совершенства: психолог рассказал о последствиях синдрома отличника

К каким последствиям может привести чрезмерная требовательность к себе

Psychologies
Как хранение одежды мешает или помогает нам стильно одеваться: советы экспертов Как хранение одежды мешает или помогает нам стильно одеваться: советы экспертов

Сортировка одежды в межсезонье — это не скучная рутина, а стратегическая игра

VOICE
Театр поражения Театр поражения

С чего началась первая общеевропейская война и кто в ней победил

Weekend
Записки отельера: как обносят мини-бары Записки отельера: как обносят мини-бары

Как отели зарабатывают на услуге мини-бара

Правила жизни
«Отель «Ройал»: новое исследование харассмента от режиссера фильма о деле Вайнштейна «Отель «Ройал»: новое исследование харассмента от режиссера фильма о деле Вайнштейна

Как «Отель «Ройал» исследует тему харассмента в дальнем регионе Австралии

Forbes
Семь достоинств кофе Семь достоинств кофе

Научные исследования в корне меняют наши представления о кофе

Здоровье
Через иронию к звездам Через иронию к звездам

Как Ричард Викторов пытался оживить оттепельный пафос в эпоху застоя

Weekend
10 неожиданных методов применения молока в быту, которые вам точно захочется повторить 10 неожиданных методов применения молока в быту, которые вам точно захочется повторить

Этот вкусный напиток можно использовать не только в кулинарии! Не верите?

ТехИнсайдер
Быстрее, выше, сильнее: как связаны спорт и либидо Быстрее, выше, сильнее: как связаны спорт и либидо

Можно ли повысить либидо, занимаясь спортом?

Правила жизни
Продолжение аудиосериала «Двоедушник» Саши Степановой Продолжение аудиосериала «Двоедушник» Саши Степановой

Отрывок из романа о двух мирах и душах, живущих в них

СНОБ
Спорт круглый год: можно ли бегать зимой и какая от этого польза Спорт круглый год: можно ли бегать зимой и какая от этого польза

Бегать зимой можно! Нужно лишь учитывать некоторые нюансы

ТехИнсайдер
Актуальная архаика Актуальная архаика

Маяна Насыбуллова: слепки с реальности

Weekend
13 психологических приемов, которые помогают расшатать укоренившуюся вредную мысль 13 психологических приемов, которые помогают расшатать укоренившуюся вредную мысль

Как убеждения мешают вашей самооценке или не дают строить счастливые отношения?

Psychologies
«Полезное прошлое: История в сталинском СССР» «Полезное прошлое: История в сталинском СССР»

Почему историки перестали называть Ивана Грозного тираном

N+1
Вперед, к природе! Вперед, к природе!

Атмосферный интерьер в доме из вертикального бруса

SALON-Interior
Осторожно, мода! Осторожно, мода!

Овердрессинг под запретом. Как научиться одеваться стильно и уместно

Лиза
Монстры, гедонисты и бесконечно красивые моллюски: готико-романтический взгляд британских исследователей Монстры, гедонисты и бесконечно красивые моллюски: готико-романтический взгляд британских исследователей

Идейный фон и повседневность ученых прошлого

Знание – сила
Топ-7 самых красивых спорткаров Топ-7 самых красивых спорткаров

Спорткары, которыми действительно хочется любоваться

РБК
Мини-скот: когда россияне начнут есть мух и кого ими уже кормят Мини-скот: когда россияне начнут есть мух и кого ими уже кормят

Где уже используется продукция из мух и будем ли мы с вами их есть?

Forbes
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

Есть время и место для кофе и есть время и место для цикория

Наука и жизнь
Сарматский церемониальный кинжал украсили в ханьской традиции Сарматский церемониальный кинжал украсили в ханьской традиции

Сергей Воронятов исследовал церемониальный кинжал из сарматского погребения

N+1
Суздальская вертикаль власти Суздальская вертикаль власти

Раскопки вокруг города, который Юрий Долгорукий объявил столицей до Москвы

Наука
Открыть в приложении