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

Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне

Почему узоры от спускаемых На Луну космических аппаратов практически идентичны?

N+1
«Принесшую сюрприз» ночную бабочку из Хорватии отнесли к новому роду и виду «Принесшую сюрприз» ночную бабочку из Хорватии отнесли к новому роду и виду

Энтомологи обнаружили новый род и вид ночных бабочек из Хорватии

N+1
Ученые объяснили, как мозг решает убегать или замереть Ученые объяснили, как мозг решает убегать или замереть

Какой нейронный переключатель контролирует реакцию животных на угрозу?

ТехИнсайдер
Поднять тонус в теле Поднять тонус в теле

Каких ошибок избегать, чтобы с сексом не возникало проблем?

Psychologies
Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры

Какие рекомендации по выбору одежды мировые театры и музеи дают посетителям

Forbes
Спорная кандидатура: как порнозвезда Чиччолина стала депутатом парламента, и к чему это привело Спорная кандидатура: как порнозвезда Чиччолина стала депутатом парламента, и к чему это привело

Как порнозвезда Чиччолина стала испытанием для политической системы Италии

Правила жизни
Пухлая девочка в уродливых очках: как Билли Джин Кинг изменила себя, спорт и женщин Пухлая девочка в уродливых очках: как Билли Джин Кинг изменила себя, спорт и женщин

Как девочка из Калифорнии стала иконой для нескольких поколений женщин

Forbes
Как избавиться от головной боли без лекарств: 10 рабочих способов Как избавиться от головной боли без лекарств: 10 рабочих способов

На работе застала головная боль, а таблетки нет ни у вас, ни у коллег?

ТехИнсайдер
Эпидемия одиночества: 8 признаков того, что ваше состояние становится опасным для жизни Эпидемия одиночества: 8 признаков того, что ваше состояние становится опасным для жизни

В чем опасность одиночества? И как справиться с этим чувством?

Psychologies
Робот-химик, вооруженный ИИ, может добыть кислород на Марсе Робот-химик, вооруженный ИИ, может добыть кислород на Марсе

Исследователи разработали робота-химика, который может добыть кислород на Марсе

ТехИнсайдер
10 маленьких машин, которые идеально подойдут для девушек 10 маленьких машин, которые идеально подойдут для девушек

Небольшие, но удобные машины

РБК
Что делать, если не работает один наушник: практические рекомендации Что делать, если не работает один наушник: практические рекомендации

Почему может не работать один наушник и как устранить неисправность

CHIP
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
Дело молодое Дело молодое

Автопром ищет точки соприкосновения, чтобы не проиграть борьбу за юные сердца

Автопилот
Индийские афалины украли наживку из ловушек для крабов Индийские афалины украли наживку из ловушек для крабов

Зоологи запечатлели необычное поведение дельфинов на видео

N+1
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
Что и как ломают снегоходчики? Что и как ломают снегоходчики?

Какие травмоопасные ситуации поджидают новичков при езде на снегоходе?

4x4 Club
Как лингвисты пытаются разбудить «спящие» языки Как лингвисты пытаются разбудить «спящие» языки

Когда язык умирает, а когда просто спит? Можно ли его разбудить?

ТехИнсайдер
Полностью многоразовая ракетаноситель от фирмы Stoke Space Полностью многоразовая ракетаноситель от фирмы Stoke Space

Как Stoke Space решает проблему повторного использования вторых ступеней ракет

Наука и техника
Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать

Чем прославился новый президент латиноамериканской страны с непростой судьбой

Forbes
Российские компании переписывают утиную историю Российские компании переписывают утиную историю

В чем причина резкого роста производства утки

Агроинвестор
Отношения с нарциссами: 11 правил поведения Отношения с нарциссами: 11 правил поведения

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

Psychologies
«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!
6 секретов долголетия от индийских йогов 6 секретов долголетия от индийских йогов

Каких правил они придерживаются йоги, чтобы прожить долгую жизнь?

Лиза
Фильм «Хоккейные папы»: выиграть турнир, чтобы спасти ледовый дворец Фильм «Хоккейные папы»: выиграть турнир, чтобы спасти ледовый дворец

Фильм «Хоккейные папы»: как отцы юных хоккеистов спасают ледовый дворец

Forbes
Дело не в мышцах, а в мозге: Янник Синнер тренируется по уникальной методике Дело не в мышцах, а в мозге: Янник Синнер тренируется по уникальной методике

Кто такой доктор Чеккарелли и в чем суть его волшебной методики

Forbes
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
«Я горюю о ней»: психотерапевт об умиравшей клиентке, принятии смерти и нарушении правил «Я горюю о ней»: психотерапевт об умиравшей клиентке, принятии смерти и нарушении правил

Травматерапевт — о работе с клиенткой, умиравшей от рака

Psychologies
Театр поражения Театр поражения

С чего началась первая общеевропейская война и кто в ней победил

Weekend
Почему наша память становится хуже и как ее улучшить: 5 советов от невролога Почему наша память становится хуже и как ее улучшить: 5 советов от невролога

Что приводит к ухудшению памяти и что стоит сделать, чтобы улучшить ее

Psychologies
Открыть в приложении