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

CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов

Результаты испытаний технологии для получения противоопухолевых Т-лимфоцитов

N+1
«Мама проверяла, дышу ли я»: история лыжницы, которая побеждает, несмотря на булимию «Мама проверяла, дышу ли я»: история лыжницы, которая побеждает, несмотря на булимию

32-летняя Джесси Диггинс является самой титулованной американкой в лыжных гонках

Forbes
5 причин образования жира на животе 5 причин образования жира на животе

Привычки, которые способствуют образованию жира на животе и висцерального жира

ТехИнсайдер
10 исторических фактов, которые раскрывают секреты секса на Руси 10 исторических фактов, которые раскрывают секреты секса на Руси

Как менялись сексуальные обычаи и практики в России за последнюю тысячу лет

Psychologies
Найден способ омолодить стареющие клетки мозга Найден способ омолодить стареющие клетки мозга

Обратить старость вспять реально, причем на это понадобится всего один день

ТехИнсайдер
Какой была жизнь в гигантских дирижаблях довоенной эпохи Какой была жизнь в гигантских дирижаблях довоенной эпохи

Путешествие на "цеппелине" напоминало круиз на морском лайнере

ТехИнсайдер
Александр Ефимович Теплоухов: личность, семья, работа Александр Ефимович Теплоухов: личность, семья, работа

Александр Теплоухов — крупнейший русский лесовод, археолог, историк, этнограф

Знание – сила
Как лингвисты пытаются разбудить «спящие» языки Как лингвисты пытаются разбудить «спящие» языки

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

ТехИнсайдер
Настоящий антидетектив Настоящий антидетектив

«Белый список»: Алиса Хазанова экранизирует расследование «Новой газеты»

Weekend
Увидеть Эверест и не умереть Увидеть Эверест и не умереть

Комфорт, отличная еда и суперсервис в Гималаях

Robb Report
Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью! Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью!

Заказ определенного блюда может многое рассказать о том, какой вы человек

ТехИнсайдер
Вечный спор: Mercedes-Benz GLE или BMW X5? Вечный спор: Mercedes-Benz GLE или BMW X5?

Mercedes-Benz GLE или BMW X5: какая модель лучше?

4x4 Club
Анастасия Талызина: «В этих трамваях я нашла себя» Анастасия Талызина: «В этих трамваях я нашла себя»

Анастасия Талызина – о любви к Sex Pistols и накладном животе

Grazia
Скорая эмоциональная помощь: 3 совета, как правильно поддерживать мужчин и женщин Скорая эмоциональная помощь: 3 совета, как правильно поддерживать мужчин и женщин

Большинство людей, пытаясь поддержать близких, допускают серьезные ошибки

Psychologies
Как Леонид Утесов стал отцом советской эстрады Как Леонид Утесов стал отцом советской эстрады

Он выступал и перед красными, и перед белыми, его обожала вся страна

СНОБ
Китайские ученые представили сверхэффективный двигатель Стирлинга Китайские ученые представили сверхэффективный двигатель Стирлинга

Ученые создали работоспособный образец термоакустического генератора Стирлинга

ТехИнсайдер
«Возвращение в кафе “Полустанок”». Отрывок из романа Фэнни Флэгг «Возвращение в кафе “Полустанок”». Отрывок из романа Фэнни Флэгг

Глава из «Возвращения в кафе “Полустанок”» про обаяние американской провинции

СНОБ
Излишняя скромность Излишняя скромность

7 неочевидных сигналов, которые выдают неуверенного человека

Лиза
Наука, война, тюрьма: как сложилась карьера первой женщины-академика СССР Лины Штерн Наука, война, тюрьма: как сложилась карьера первой женщины-академика СССР Лины Штерн

История первой женщины, ставшей действительным членом Академии наук ССС

Forbes
Национальная бритва Национальная бритва

Как во Франции смертная казнь уровняла все сословия и преступления

Дилетант
4 факта о торфяном виски, которые знают далеко не все ценители 4 факта о торфяном виски, которые знают далеко не все ценители

Многие ценители виски в конце концов приходят к сортам с с привкусом лыжной мази

Maxim
Big Data под угрозой: почему бизнес больше не стремится узнать все о своих клиентах Big Data под угрозой: почему бизнес больше не стремится узнать все о своих клиентах

Почему гонка за клиентскими данными у крупного бизнеса замедлилась

Forbes
Стройными рядами Стройными рядами

Как девушки в СССР следили за фигурой

Лиза
Простые советы для здоровья! Вот как получить витамин D, когда на улице мало солнца Простые советы для здоровья! Вот как получить витамин D, когда на улице мало солнца

Как восполнить витамин D?

ТехИнсайдер
Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов

Знаешь ли ты, что водолазки существуют уже сотни лет — как минимум с XV века?

VOICE
Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин

Клаудиа Голдин объяснила, почему женщины зарабатывают меньше мужчин

Наука
Идем на восток Идем на восток

Увидеть 3 архитектурные эпохи, пожить в XVIII веке и отведать арзамасских гусей

Вокруг света
Шесть стадий брака: на какой из них находитесь вы? Шесть стадий брака: на какой из них находитесь вы?

Любовь, увлечение, страсть не могут длиться вечно, как бы этого не хотелось

Psychologies
Спорт круглый год: можно ли бегать зимой и какая от этого польза Спорт круглый год: можно ли бегать зимой и какая от этого польза

Бегать зимой можно! Нужно лишь учитывать некоторые нюансы

ТехИнсайдер
Норма, я тебя знаю Норма, я тебя знаю

Михаил Лабковский о понятии «норма», гениальности, детских травмах и счастье

Psychologies
Открыть в приложении