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

Основу рациона палеоамериканки культуры Кловис составило мясо мамонтов Основу рациона палеоамериканки культуры Кловис составило мясо мамонтов

Биоархеологи проанализировали изотопный состав останков ребенка Anzick-1

N+1
Илья Любимов: «Я долгое время проверял мир на прочность» Илья Любимов: «Я долгое время проверял мир на прочность»

Илья Любимов рассказал о своей семье и о том, как начиналась его карьера

Коллекция. Караван историй
Мезозойские млекопитающие и их родственники оказались обладателями однотонного темно-коричневого меха Мезозойские млекопитающие и их родственники оказались обладателями однотонного темно-коричневого меха

Палеонтологи реконструировали окраску шести маммалиаформов

N+1
Вопрос, волнующий всех нас каждый Новый год: почему новогодние гирлянды постоянно путаются? Вопрос, волнующий всех нас каждый Новый год: почему новогодние гирлянды постоянно путаются?

Как сделать так, чтобы гирлянды никогда больше не путались?

ТехИнсайдер
Реальные факты, стоящие за самыми известными мифами в истории Реальные факты, стоящие за самыми известными мифами в истории

Порой за легендами стоят реальные факты и явления

Maxim
ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов

Компания Google DeepMind разработала модель прогнозирования погоды

ТехИнсайдер
Боккаччо: новый век Боккаччо: новый век

Творчество Джованни Боккаччо не могло не привлечь внимание кинематографа

Знание – сила
Эксперты Кембриджа назвали слово 2023 года: что оно значит и как влияет на нашу жизнь Эксперты Кембриджа назвали слово 2023 года: что оно значит и как влияет на нашу жизнь

Как искусственный интеллект проникает в наш словарный запас

Psychologies
Почему так дорого? Почему так дорого?

Как узнать, сколько стоит handmade-изделие: подсказки самозанятому

Лиза
«Было или не было?»: почему мы скучаем по времени, в котором никогда не жили «Было или не было?»: почему мы скучаем по времени, в котором никогда не жили

Фильмы, фотографии и книги могут вызывать у вас чувство ностальгии

ТехИнсайдер
Как это развидеть Как это развидеть

Что мешает нам стирать воспоминания

N+1
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
Умный сон: 17 правил на каждую ночь Умный сон: 17 правил на каждую ночь

Как наладить свой сон?

Новый очаг
Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500 Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500

Компания Nebius N.V. дебютировала в мировом рейтинге суперкомпьютеров Tор500

Forbes
«Если бы не жена, я был бы другим человеком» «Если бы не жена, я был бы другим человеком»

Александр Степанов – о метаморфозах рэпа и песнях для Бузовой

VOICE
Свержение Аполлона Свержение Аполлона

Как возник «лунный заговор» — главная теория фальсификации XX века

Вокруг света
Что современники Шолохова думали о его романе «Тихий Дон» Что современники Шолохова думали о его романе «Тихий Дон»

Отрывок из книги Дмитрия Цыганова «Сталинская премия по литературе»

СНОБ
Как адекватно оценивать свои услуги и не бояться называть цену: 5 советов Как адекватно оценивать свои услуги и не бояться называть цену: 5 советов

По каким критериям стоит назначать себе как специалисту цену?

Psychologies
Шесть охотников-собирателей из Сибири подхватили вирус гепатита B более 9600 лет назад Шесть охотников-собирателей из Сибири подхватили вирус гепатита B более 9600 лет назад

Ученые выявили вирус гепатита B у шести 9600-летних охотников-собирателей

N+1
5 лучших практик для саморазвития, которые стоит освоить прямо сейчас 5 лучших практик для саморазвития, которые стоит освоить прямо сейчас

Личностное развитие — это залог роста во всех сферах жизни

Psychologies
Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны сангвиника Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны сангвиника

Сангвиники — самые общительные и деятельные люди, но и у них есть минусы

Psychologies
Что блог подаст Что блог подаст

Какую роль блогеры действительно играют в мире гастрономии

Правила жизни
Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса

Почему женщине бывает сложно достичь оргазма?

Psychologies
Тени на экране Тени на экране

Актриса Вера Холодная — один из самых красивых мифов русской культуры

Знание – сила
Переутомление в квадрате: что такое выгорание, как его распознать и победить? Переутомление в квадрате: что такое выгорание, как его распознать и победить?

Как распознать выгорание и отличить от обычной усталости или депрессии?

Правила жизни
Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога

В паре могут возникнуть разногласия и конфликты, связанные с увлечениями

Psychologies
Как бросить всё и сменить профессию Как бросить всё и сменить профессию

Сегодня возможность сменить профессию есть практически у каждого

Psychologies
В каких случаях забывать — это нормально и даже полезно для работы мозга В каких случаях забывать — это нормально и даже полезно для работы мозга

Новые исследования говорят о том, что забывать не менее важно, чем помнить

Psychologies
Наталья Гундарева в один миг рассталась с любимым, узнав о его предательстве Наталья Гундарева в один миг рассталась с любимым, узнав о его предательстве

Друзья рассказывают о Наталье Гундаревой

Коллекция. Караван историй
Не транспорт, а эмоция Не транспорт, а эмоция

Шеринг-экономика проникает во всё новые сферы нашей жизни

Robb Report
Открыть в приложении