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

Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
У американки с двумя матками выявили беременность в обеих У американки с двумя матками выявили беременность в обеих

32-летняя жительница Алабамы с двумя матками вынашивает ребенка в каждой из них

N+1
Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом

Подростки, которые ложатся спать раньше, как правило, обладают более острым умом

Inc.
РМЖ: в партнерстве с врачом РМЖ: в партнерстве с врачом

Ключевые этапы диагностики и лечения РМЖ

Новый очаг
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Отношения с нарциссами: 11 правил поведения Отношения с нарциссами: 11 правил поведения

Простые советы, которые помогут снизить вред от общения с токсичной личностью

Psychologies
«Как заниматься сексом»: фильм о том, почему первый опыт часто оказывается травмой «Как заниматься сексом»: фильм о том, почему первый опыт часто оказывается травмой

«Как заниматься сексом»: фильм о подростках, исследующих свою сексуальность

Forbes
6 художественных книг, которыми зачитывались великие политики прошлого 6 художественных книг, которыми зачитывались великие политики прошлого

Уникальные литературные предпочтения политиков прошлого

Maxim
Как похудеть на... 10 лет Как похудеть на... 10 лет

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

Лиза
Ученые опубликовали меню королевских трапез британских монархов Георга III и Георга IV Ученые опубликовали меню королевских трапез британских монархов Георга III и Георга IV

Какие блюда подавались к столу двух британских королей?

ТехИнсайдер
«Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении «Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении

Как сделать «дружбу с привилегиями» комфортной для всех участников

Psychologies
Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии

Редкий гривистый голубь гнездится на островах от Юго-Восточной Азии до Меланезии

N+1
Африка и мир: музыка нас связала Африка и мир: музыка нас связала

Банджо, маримба, сенсерро и другие инструменты, без которых невозможно обойтись

Наука
Миссия выполнима Миссия выполнима

Уникальный фэшн-проект: народный промысел фабрики «Крестецкая строчка»

OK!
Как научиться контролировать гнев: 5 советов из нейрофизиологии Как научиться контролировать гнев: 5 советов из нейрофизиологии

Почему агрессию сложно контролировать и как стабилизировать это состояние?

Psychologies
Выжившие в мерзлоте Выжившие в мерзлоте

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

Наука
Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали

Ученые исследовали останки людей, 5000 лет назад похороненых в пещере Эскурал

N+1
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
Передача семьи Романовых Уралсовету Передача семьи Романовых Уралсовету

Картина Владимира Пчёлина, изображающая передачу Николая II Уралсовету

Дилетант
Массажист рассказал, какие зоны массировать опасно для здоровья Массажист рассказал, какие зоны массировать опасно для здоровья

Почему самомассаж больше вреден, чем полезен

Maxim
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
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 в детстве, но лучше. Топ игр для автомобилистов на VK Play Как в детстве, но лучше. Топ игр для автомобилистов на VK Play

Игры для автолюбителей: от гоночных аркад до симулятора водителя автобуса

РБК
«Мышь»: роман о том, как зомби-апокалипсис уничтожает Москву и ее жителей «Мышь»: роман о том, как зомби-апокалипсис уничтожает Москву и ее жителей

Отрывок из романа «Мышь»: про апокалипсис ходячих мертвецов в России

Forbes
Чем полезен чай каркаде: 3 свойства Чем полезен чай каркаде: 3 свойства

Что такое чай каркаде и чем он полезен?

РБК
Действительно ли медитации работают: 11 научных фактов Действительно ли медитации работают: 11 научных фактов

Что наука думает о медитациях? Имеют ли такие практики доказанную эффективность?

ТехИнсайдер
Аттосекундное дело Аттосекундное дело

Пьер Агостини, Ференц Краус и Ан Люйе придумали, как разглядеть электрон

Наука
Любовь Толкалина: «На что способна любовь?» Любовь Толкалина: «На что способна любовь?»

Я считаю его русским Кристианом Диором

Караван историй
Правила жизни Льва Толстого Правила жизни Льва Толстого

Правила жизни великого российского писателя Льва Толстого

Правила жизни
«Я подружилась с болезнью» «Я подружилась с болезнью»

Можно ли нормально жить с обсессивно-компульсивным расстройством

Psychologies
Открыть в приложении