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

Почти вся пластиковая упаковка загрязнила пищу микропластиком Почти вся пластиковая упаковка загрязнила пищу микропластиком

Микро- и нанопоастик переходит из пластикосодержащей упаковки в еду и напитки

N+1
«Сейчас такой период, когда меня наконец увидели» «Сейчас такой период, когда меня наконец увидели»

К 17 годам актриса Лиза Ищенко успела громко заявить о себе, и это не случайно!

OK!
Ученые определили, какой тип людей быстрее находит себе пару Ученые определили, какой тип людей быстрее находит себе пару

Как определенные мотивы человека влияют на вероятность вступить в отношения

ТехИнсайдер
Обжигаемый Солнцем: экскурсия на Меркурий Обжигаемый Солнцем: экскурсия на Меркурий

Какие же тайны и интересные особенности скрывает Меркурий?

Наука и жизнь
Исцеляющая сила секса. Что можно вылечить оргазмом Исцеляющая сила секса. Что можно вылечить оргазмом

Какое отношение сексуальное удовлетворение может иметь к терапии души?

СНОБ
Нейросеть vs тревога: 3 простых упражнения, которые помогут справиться со стрессом Нейросеть vs тревога: 3 простых упражнения, которые помогут справиться со стрессом

Как нейросети усовершенствовали арт-терапию

Psychologies
Слепки эпохи: что мешает востребованности Единой биометрической системы Слепки эпохи: что мешает востребованности Единой биометрической системы

Жесткое регулирование биометрии может помешать развивать новые сервисы

Forbes
Что будет, если питаться фастфудом каждый день Что будет, если питаться фастфудом каждый день

Как фастфуд влияет на физическое и психическое здоровье?

РБК
Неуверенность в общении с мужчинами: откуда возникает и как побороть Неуверенность в общении с мужчинами: откуда возникает и как побороть

Почему во время общения с мужчинами вы чувствуете себя неуверенно?

Psychologies
Чем полезен ананас: 5 свойств Чем полезен ананас: 5 свойств

Как правильно выбрать ананас и что с ним можно приготовить?

РБК
Девушки в деревне Девушки в деревне

Почему жить в деревне — это классно?

Новый очаг
3 лучшие книги 2023 года по мнению Билла Гейтса 3 лучшие книги 2023 года по мнению Билла Гейтса

Какая литература вошла в топ-2023 Билла Гейтса

ТехИнсайдер
Генетики прочитали 1526 геномов бантуговорящих африканцев Генетики прочитали 1526 геномов бантуговорящих африканцев

Палеогенетики исследовали ДНК 1763 африканцев

N+1
Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача

Эксперт рассказал, как неправильная работа лимфотока крадет нашу красоту

VOICE
Бесконечная шутка: как анекдот Ридли Скотта про Наполеона затянулся на два с половиной часа Бесконечная шутка: как анекдот Ридли Скотта про Наполеона затянулся на два с половиной часа

Каким получился новый исторический эпос Ридли Скотта про Наполеона?

Правила жизни
Покажите мне язык Покажите мне язык

Почему возникают трещины на языке и чем они опасны

Лиза
О чем молчат желания О чем молчат желания

Что делать, если желания партнера не совпадают с нашими?

Psychologies
Пятая часть осетрины и черной икры из стран в нижнем течении Дуная оказались браконьерскими Пятая часть осетрины и черной икры из стран в нижнем течении Дуная оказались браконьерскими

Уровень браконьерства подрывает усилия по охране последних осетровых Европы

N+1
Миссия: вернуть желание — подробный гайд Миссия: вернуть желание — подробный гайд

Куда пропадает страсть и как вернуть ее в отношения

Psychologies
Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения

Как узнать, утонет ли любовь в море спокойствия?

Psychologies
«Спасти мир за 24 ч аса — это про меня!» «Спасти мир за 24 ч аса — это про меня!»

Мы встретились с Мариной Ермошкиной и оказались... на чужой свадьбе!

OK!
3 способа не испортить секс по дружбе 3 способа не испортить секс по дружбе

Что важно предусмотреть, чтобы дружба с привилегиями была комфорта для всех

Maxim
Чем полезен чай каркаде: 3 свойства Чем полезен чай каркаде: 3 свойства

Что такое чай каркаде и чем он полезен?

РБК
Лучшие финансовые результаты венчурных фондов достигаются, когда руководящие позиции занимают женщины Лучшие финансовые результаты венчурных фондов достигаются, когда руководящие позиции занимают женщины

Отсутствие женщин в венчурных фондах лишает индустрию стартапов талантов

Inc.
Неслучайный человек Неслучайный человек

Уникальное интервью с Евой Власовой и Машей Шейх

OK!
Как уберечь психику ребенка при разводе: 4 совета Как уберечь психику ребенка при разводе: 4 совета

Как свести негативные последствия от развода для ребенка

Psychologies
Вы этого не знали! Какие бывают капсулы для стирки и как правильно ими пользоваться Вы этого не знали! Какие бывают капсулы для стирки и как правильно ими пользоваться

Капсулы для стирки: как и из чего они производятся, как ими пользоваться?

ТехИнсайдер
Забыть нельзя вспомнить Забыть нельзя вспомнить

Почему нам трудно сосредоточиться или освоить функции в новом смартфоне?

Psychologies
Анастасия Красовская Анастасия Красовская

Анастасия Красовская — Анфан Фаталь русского кино

Собака.ru
Спасение утонувшего Спасение утонувшего

«Как заниматься сексом»: дежурная тинейджерская агитка

Weekend
Открыть в приложении