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

Сетевое мошенничество индуцировало эротоманию у пожилой венгерки Сетевое мошенничество индуцировало эротоманию у пожилой венгерки

Психиатры описали случай эротомании, индуцированной онлайн-мошенничеством

N+1
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
«Космическая забастовка»: что на самом деле произошло на космической станции Skylab в декабре 1973 года «Космическая забастовка»: что на самом деле произошло на космической станции Skylab в декабре 1973 года

Что произошло на станции в 1973 году и почему эти события называют «забастовкой»

ТехИнсайдер
Американка убила своего мужа, отравив его пиво, — а дочь помогла ей! Американка убила своего мужа, отравив его пиво, — а дочь помогла ей!

Как в ноябре 2022 года Эшли Джонс и Марша Аллен решились на преступление

ТехИнсайдер
Сменить фокус: как высокая медиаинфляция заставит бизнес адаптироваться Сменить фокус: как высокая медиаинфляция заставит бизнес адаптироваться

Что такое brandformance-продвижение и как оно может помочь бизнесу?

Forbes
Счастье по фэншуй Счастье по фэншуй

Гармонизируем пространство детской комнаты с помощью древней китайской науки

Лиза
Бангкок. О, это счастливый город! Бангкок. О, это счастливый город!

«Город – вечное сокровище» – это древнее название тайской столицы

Зеркало Мира
Штраф за домовитость Штраф за домовитость

Гендерное неравенство имеет глубокие институциональные и культурные корни

Эксперт
Хлебное дело с добавленной стоимостью Хлебное дело с добавленной стоимостью

Хлебобулочный холдинг «Коломенский» стал лидером рынка благодаря стратегии

Эксперт
Как научиться водить машину с нуля на «механике» и «автомате». Инструкция Как научиться водить машину с нуля на «механике» и «автомате». Инструкция

Как научиться водить машину, что важно знать и как не бояться

РБК
«Терплю с каменным лицом»: что делать, если вам неприятны прикосновения «Терплю с каменным лицом»: что делать, если вам неприятны прикосновения

Нормально ли испытывать от тактильного контакта дискомфорт?

Psychologies
ИИ-тренеры на выбор и геймификация: как работает «умный» фитнес-зал, где нет даже ресепшена ИИ-тренеры на выбор и геймификация: как работает «умный» фитнес-зал, где нет даже ресепшена

Вся работа этого фитнес-зала строится вокруг приложения и LED-дисплеев

VC.RU
+10: театр Петрушевской +10: театр Петрушевской

Из каких элементов складывается мир текстов Людмилы Петрушевской

Полка
В чем польза и вред авокадо и как его есть В чем польза и вред авокадо и как его есть

В чем польза авокадо, как его выбрать и как есть

РБК
Почему отеки появляются и не проходят: эксперт раскрывает три главные причины Почему отеки появляются и не проходят: эксперт раскрывает три главные причины

На что нужно обратить внимание, если у тебя появились отеки

VOICE
Забудьте о Тэтчер: как стереотипы о жестком лидерстве мешают женщинам в работе Забудьте о Тэтчер: как стереотипы о жестком лидерстве мешают женщинам в работе

Как в попытках «сыграть в Маргарет Тэтчер» руководительницы теряют себя

Forbes
5 книг норвежских писателей, которые обязан прочитать каждый 5 книг норвежских писателей, которые обязан прочитать каждый

Какие литературные сокровища хранит суровая, но живописная земля викингов?

Maxim
Оцифрована, околдована Оцифрована, околдована

Виртуальный мир уже проник не только в наши умы, но и под наши одеяла

Men Today
8 привычек стройных 8 привычек стройных

Как ускорить процесс похудения

Лиза
Шоколадная «Аленка» оказалась не промах: почему она подала в суд на «Красный октябрь?» Шоколадная «Аленка» оказалась не промах: почему она подала в суд на «Красный октябрь?»

Как «Аленка» подала в суд на «Красный октябрь»

ТехИнсайдер
Практические вопросы: Почему горит индикатор TPMS и как это исправить? Практические вопросы: Почему горит индикатор TPMS и как это исправить?

Что такое индикатор TPMS?

4x4 Club
Тайны разума: как люди научились сотрудничать Тайны разума: как люди научились сотрудничать

Глава из книги «Неоконченная симфония Дарвина»

Inc.
Не тратьте время на чистку! 6 фруктов и ягод, которые можно и даже нужно есть с косточками Не тратьте время на чистку! 6 фруктов и ягод, которые можно и даже нужно есть с косточками

Косточки каких фруктов и ягод есть полезно, а какие лучше все-таки выплюнуть

ТехИнсайдер
«Пелопоннесская война» «Пелопоннесская война»

Как чума помешала походу афинян на Эпидавр

N+1
Тени на экране Тени на экране

Актриса Вера Холодная — один из самых красивых мифов русской культуры

Знание – сила
Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте

Вечнозеленые растения, которые смогут пережить зиму на балконе

ТехИнсайдер
«Свекровь стыдит меня за бесплодие»: как прекратить нападки «Свекровь стыдит меня за бесплодие»: как прекратить нападки

Что делать, если свекровь стыдит невестку за бесплодие или нежелание иметь детей

Psychologies
Наследие белой эмиграции: как русские в XX веке впечатляли иностранцев модой и кухней Наследие белой эмиграции: как русские в XX веке впечатляли иностранцев модой и кухней

Примечательных историях успеха российских эмигрантов первой половины XX века

Forbes
Преступление, наказание и похмелье Преступление, наказание и похмелье

Из чего складывается петербургский миф современных российских сериалов

Weekend
Как виноделы доказали, что работа с небольшими объемами имеет экономический смысл Как виноделы доказали, что работа с небольшими объемами имеет экономический смысл

В виноделии размер действительно имеет значение

Forbes
Открыть в приложении