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

Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой

Ученые впервые подтвердили существование экзопланеты с кратной полярной орбитой

N+1
Собаки из погребений эпохи викингов оказались похожи на борзых Собаки из погребений эпохи викингов оказались похожи на борзых

Палеозоолог изучил останки животных, найденные в Швеции

N+1
Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

N+1
«Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями «Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями

Японист Ольга Лебедева рассказывает о трех самых знаменитых воительницах Японии

Forbes
Прививка от аллергии АСИТ — как она работает? Прививка от аллергии АСИТ — как она работает?

Вместо того чтобы смягчать симптомы аллергии, можно устранить причину

СНОБ
Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям

Чем опасно кормление сырым мясом для собак?

ТехИнсайдер
«Кто любой приказ толково понимает с полуслова»: более умные собаки могут воспринимать окружающий мир так же, как и люди «Кто любой приказ толково понимает с полуслова»: более умные собаки могут воспринимать окружающий мир так же, как и люди

Как собаки воспринимают мир?

ТехИнсайдер
Красная курица, или Парижские жители Красная курица, или Парижские жители

«Цыпленок для Линды»: нарисованная история про память

Weekend
У этого животного совсем нет извилин. Но оно скорее умрет не от глупости, а от венерического заболевания У этого животного совсем нет извилин. Но оно скорее умрет не от глупости, а от венерического заболевания

Эти животные слишком ленивы, чтобы умереть

ТехИнсайдер
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
Кто такие токсичные родители и как с ними правильно общаться Кто такие токсичные родители и как с ними правильно общаться

Что значит быть токсичными родителями и как взаимодействовать с такими близкими

РБК
Вау-эффект Вау-эффект

Джеймс Стюарт о пользе восторга, который мы испытываем, странствуя по миру

Robb Report
Стеклянный небосвод вместо стеклянного потолка. Отрывок из книги о женщинах-астрономах Стеклянный небосвод вместо стеклянного потолка. Отрывок из книги о женщинах-астрономах

История первых женщин-астрономов

СНОБ
Идем на восток Идем на восток

Увидеть 3 архитектурные эпохи, пожить в XVIII веке и отведать арзамасских гусей

Вокруг света
Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум

Новый Lexus LX – премиальный внедорожник, который вполне можно испачкать в грязи

4x4 Club
Лидер, игрок, мудрец: 12 архетипов, которые складываются в ходе взросления с братьями и сестрами Лидер, игрок, мудрец: 12 архетипов, которые складываются в ходе взросления с братьями и сестрами

Почему так важно дружить с братьями и сестрами, особенно когда мы взрослеем?

Psychologies
Китайская робособака Unitree B2 удержала равновесие на лестнице и разогналась до шести метров в секунду Китайская робособака Unitree B2 удержала равновесие на лестнице и разогналась до шести метров в секунду

Робот выдерживает 120 килограмм и может ходить более пяти часов

N+1
Как похудеть на... 10 лет Как похудеть на... 10 лет

Как распрощаться не только с лишним весом, но и с «лишним» возрастом?

Лиза
Удар шведкой Удар шведкой

Ищем Скандинавию в китайском кроссовере Geely Monjaro

Автопилот
Ментальный словарь: как наш мозг запоминает и использует слова Ментальный словарь: как наш мозг запоминает и использует слова

Все люди используют один и тот же язык совершенно по-разному

ТехИнсайдер
Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект

Разбираемся, влияет ли положение языка на овал лица и положение зубов

РБК
Проверка связи: почему так важно регулярно проходить полные медицинские обследования Проверка связи: почему так важно регулярно проходить полные медицинские обследования

Как остановить время с помощью простых — и не очень — обследований

Forbes
Правильный счет: можно ли доверять скидкам в «черную пятницу»? Правильный счет: можно ли доверять скидкам в «черную пятницу»?

Какие маркетинговые приемы работают в «черную пятницу»

Правила жизни
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
Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением

Антропологи несколько лет пробовали ловить термитов в долине Исса

N+1
Держать лицо Держать лицо

Фейсбилдинг: 7 эффективных упражнений

Лиза
Нудный голос человека Нудный голос человека

«Убийца»: Дэвид Финчер экранизирует комикс

Weekend
Минус 100 кг и новая жизнь Минус 100 кг и новая жизнь

За полтора года блогер Алиса Дубровская похудела более чем на 100 кг

Новый очаг
7 стереотипов, которые вредят отношениям 7 стереотипов, которые вредят отношениям

Стереотипы, которые мешают достичь гармонии в отношениях

Psychologies
Высокая певческая форманта в голосах мальчиков понравилась женской аудитории Высокая певческая форманта в голосах мальчиков понравилась женской аудитории

И мужчины, и женщины распознают высокую певческую форманту в голосах

N+1
Открыть в приложении