Когда супергерой встречается с квантовой механикой
В 2015 году Marvel представила миру нового героя.
Не мускулистого гиганта. Не гения-миллиардера. Не бога с молотом.
Человека, который может стать размером с муравья.
Скотт Лэнг, он же Человек-Муравей (Ant-Man), получил способность манипулировать своим размером с помощью частиц Пима.
Звучит просто, правда?
Но за этой "простой" способностью скрывается целая вселенная квантовой физики, парадоксов и научных невозможностей.
Marvel утверждает, что технология основана на квантовой механике.
Но насколько это реально?
Сегодня мы разберём:
Что такое частицы Пима и как они "работают" в киновселенной
Что говорит реальная квантовая физика о сжатии материи
Почему сохранение массы делает Человека-Муравья невозможным
Квантовый мир: что Marvel показал правильно, а что полная фантастика
Парадоксы силы: как муравей может пробить бетон?
Приготовьтесь к путешествию в микромир, где законы физики ломаются, а Marvel пытается их склеить скотчем из псевдонауки.
Спойлер: скотч не держит.
ЧАСТИЦЫ ПИМА — Магия, замаскированная под науку
Что такое частицы Пима по версии Marvel?
В фильмах и комиксах:
Частицы Пима (Pym Particles) — субатомные частицы, открытые гениальным учёным Хэнком Пимом.
Официальное объяснение Marvel:
"Частицы Пима позволяют изменять расстояние между атомами объекта, сохраняя при этом массу и силу."
Что это значит на практике:
Уменьшение: расстояние между атомами сокращается → объект становится меньше
Увеличение: расстояние между атомами растёт → объект становится больше
Масса остаётся неизменной (якобы)
Плотность изменяется (но как именно — непонятно)
Звучит научно?
Да.
Имеет смысл с точки зрения физики?
Абсолютно нет.
Проблема №1: Масса не может оставаться постоянной
Базовая физика:
Масса = количество вещества
Если Скотт Лэнг весит 80 кг, его тело содержит примерно:
7 × 10²⁷ атомов
Определённое количество протонов, нейтронов, электронов
Фиксированную энергию связи
Когда он уменьшается до размера муравья:
По логике Marvel, эти 80 кг массы остаются.
Но это физически невозможно, потому что:
- Плотность станет чудовищной
Если сжать человека весом 80 кг до размера 5 мм:
Плотность = Масса / Объём
Объём человека ≈ 0,07 м³
Объём муравья ≈ 0,000000125 м³ (микроскопический)
Плотность увеличится в ~560 000 раз!
Для сравнения:
Плотность воды: 1000 кг/м³
Плотность стали: 7850 кг/м³
Плотность Человека-Муравья: ~1 140 000 000 кг/м³
Это плотность карликовой звезды!
Что произойдёт:
Скотт провалится сквозь любую поверхность под собственным весом
Гравитационное притяжение вокруг него исказит пространство
Он станет чёрной дырой (при достаточном сжатии)
В фильмах:
Скотт бегает по столу, ездит на муравьях, прыгает.
В реальности:
Он бы пробил стол насквозь и продолжил падать до центра Земли.
2. Атомы не могут сближаться бесконечно
Структура атома:
Ядро (протоны + нейтроны): 10⁻¹⁵ метров
Электронное облако: 10⁻¹⁰ метров
99,9999999% атома — пустое пространство
Marvel говорит: "Мы сокращаем расстояние между атомами!"
Физика отвечает: "Попробуйте."
Проблемы:
а) Электростатическое отталкивание
Электронные оболочки атомов отталкиваются друг от друга (одинаковый заряд).
Чтобы сблизить атомы, нужна колоссальная энергия (давление внутри звёзд).
б) Принцип запрета Паули
Квантовая механика запрещает двум электронам занимать одно состояние.
При попытке сжать атомы они начнут сопротивляться на квантовом уровне.
в) Ядерные силы
Если атомы сблизятся слишком сильно, их ядра начнут взаимодействовать.
Результат: термоядерный взрыв.
Вывод:
Частицы Пима должны были бы преодолевать фундаментальные силы природы.
Энергия, необходимая для этого, испепелила бы пользователя.
Проблема №2: Куда девается масса при увеличении?
Сценарий:
Скотт становится Гигантом (Giant-Man) — 20 метров высотой.
По логике Marvel: масса остаётся 80 кг.
Реальная физика:
Плотность = 80 кг / объём гиганта
Объём увеличивается в ~8000 раз.
Плотность станет меньше воздуха!
Скотт будет:
Легче гелиевого шара
Улетит в атмосферу как воздушный шарик
Его тело схлопнется под атмосферным давлением
В фильме "Человек-Муравей и Оса":
Гигантский Скотт бьёт противников, ломает здания.
В реальности:
Его кулак не причинит вреда — плотность слишком мала.
Противник просто пройдёт сквозь него, как сквозь туман.
Альтернативное объяснение: Измерение Пима
В комиксах есть более честное объяснение:
Измерение Пима (Pym Dimension) — карманная вселенная, куда "уходит" лишняя масса при уменьшении и откуда "берётся" при увеличении.
Это:
Не менее фантастично
Но хотя бы не противоречит закону сохранения массы
Проблема:
Фильмы не используют это объяснение последовательно.
Иногда масса сохраняется (муравей пробивает стену).
Иногда нет (танк в брелоке).
Marvel хочет обоих вариантов одновременно.
Физика не позволяет.
СИЛА ЧЕЛОВЕКА-МУРАВЬЯ — Парадокс маленького Геркулеса
Заявленная способность
В фильмах:
Скотт в форме муравья:
Пробивает стекло одним ударом
Ломает бетонные стены
Вырубает взрослых людей
Поднимает тяжёлые предметы (относительно его размера)
Объяснение Marvel:
"Сила остаётся постоянной, независимо от размера."
Это значит:
Кулак размером 5 мм несёт силу удара взрослого мужчины (80 кг, ~800 Ньютонов).
Почему это невозможно:
Давление vs Сила
Физика удара:
Сила = Масса × Ускорение
Давление = Сила / Площадь контакта
Пример:
Человек весом 80 кг бьёт кулаком:
Сила удара: ~800 Н
Площадь кулака: ~50 см²
Давление: 16 000 Па (паскалей)
Человек-Муравей (5 мм) бьёт с той же силой:
Сила удара: ~800 Н (по версии Marvel)
Площадь крошечного кулака: ~0,002 см²
Давление: 400 000 000 Па
Для сравнения:
Давление на дне океана (10 км): 100 000 000 Па
Давление в центре Земли: 360 000 000 000 Па
Человек-Муравей: 400 000 000 Па
Результат:
Его удар прожжёт дыру в любом материале, как лазер.
В фильме:
Скотт бьёт человека — тот падает без сознания.
В реальности:
Крошечный кулак с таким давлением пробьёт череп насквозь, как пуля.
Проблема импульса
Закон сохранения импульса:
Импульс = Масса × Скорость
При ударе:
Импульс Человека-Муравья передаётся цели.
Но:
Если его масса действительно 80 кг (как утверждает Marvel), а размер крошечный:
Скорость отдачи цели будет минимальной.
Почему:
Импульс сохраняется:
m₁v₁ = m₂v₂
m₁ = 80 кг (Человек-Муравей)
m₂ = 80 кг (противник)
v₁ = скорость удара
Противник получит тот же импульс, что и от удара обычного человека.
Но:
Площадь контакта микроскопическая.
Результат:
Энергия сконцентрирована в точке → пробивает, не отбрасывает.
В фильме:
Противник отлетает назад.
В реальности:
В нём должна быть дыра размером с булавку, но он не отлетит.
Муравьи как транспорт
Сцены из фильма:
Скотт ездит верхом на муравье, который его переносит.
Проблема:
Если Скотт весит 80 кг, муравей раздавлен.
Муравей может поднять:
Собственный вес: ~2 мг (0,002 грамма)
Груз: ~10-50 раз больше = 0,1 грамма максимум
80 кг = 80 000 граммов
Соотношение:
Скотт в 800 000 раз тяжелее того, что муравей может нести.
Это как:
Человеку поднять 400 000 тонн (вес крупного авианосца).
Невозможно.
КВАНТОВЫЙ МИР — Что показано правильно, что нет
Что такое квантовый мир в реальности
Квантовая механика:
Раздел физики, описывающий поведение частиц на атомном и субатомном уровне.
Ключевые принципы:
1. Принцип неопределённости Гейзенберга
Невозможно одновременно точно знать положение и импульс частицы.
2. Квантовая суперпозиция
Частица может находиться в нескольких состояниях одновременно до измерения.
3. Квантовая запутанность
Две частицы могут быть связаны так, что состояние одной мгновенно влияет на другую.
4. Волновая природа материи
Частицы ведут себя и как частицы, и как волны.
Масштаб:
Квантовые эффекты проявляются на уровне атомов и меньше (10⁻¹⁰ метров и меньше).
Квантовый мир в фильме "Человек-Муравей и Оса"
Как показано:
Психоделическое пространство с яркими цветами
Искажённое время
Плавающие геометрические структуры
"Временные вихри"
Возможность застрять там навсегда
Что правильно:
✅ Искажение времени
На квантовом уровне время ведёт себя странно (квантовая гравитация, эффекты теории относительности в микромире).
✅ Непредсказуемость
Квантовая механика вероятностна — события случайны.
✅ Странная геометрия
Пространство на квантовом уровне может иметь дополнительные измерения (теория струн).
Что неправильно:
❌ Видимый пейзаж
На квантовом уровне нет "пейзажа".
Нет света (фотоны слишком велики для этого масштаба).
Нет визуального восприятия.
❌ Возможность существования человека
Человек — макрообъект из триллионов атомов.
На квантовом уровне он распадётся на составляющие мгновенно.
❌ "Временные вихри"
Нет такого явления в квантовой физике.
Время не "вихрится" — это художественная выдумка.
❌ Джанет ван Дайн выжила 30 лет
В квантовом мире нет:
Воздуха (нечем дышать)
Еды
Пространства в привычном смысле
Выживание невозможно.
Квантовая запутанность и Джанет
В фильме:
Джанет ван Дайн квантово запутана с Квантовым миром.
Она может:
Передавать воспоминания
Лечить прикосновением
Фазировать сквозь материю
Реальная квантовая запутанность:
Что это:
Две частицы связаны так, что измерение одной мгновенно определяет состояние другой.
Ограничения:
Работает только с элементарными частицами (электроны, фотоны)
Не передаёт информацию быстрее света (запрещено теорией относительности)
Разрушается при взаимодействии с окружением (деко��еренция)
Проблема с Джанет:
Человек состоит из 10²⁸ атомов.
Квантово запутать макрообъект на такой срок (30 лет) невозможно.
Декогеренция произойдёт за наносекунды.
Вывод:
Квантовая запутанность Джанет — чистая фантастика.
ТАНК В БРЕЛОКЕ — Самый абсурдный момент
Сцена из фильма
"Человек-Муравей" (2015):
Хэнк Пим достаёт из кармана брелок.
Нажимает кнопку.
Брелок превращается в полноразмерный танк.
Зрители: "Вау, круто!"
Физики: [кричат от боли]
Почему это невозможно
Если масса сохраняется:
Танк M1 Abrams весит 60 тонн (60 000 кг).
Хэнк носит в кармане 60 тонн.
Проблемы:
Брелок провалится сквозь пол под таким весом
Карман Хэнка разорвётся
Хэнк не сможет двигаться с таким весом
Земля под ним просядет
Если масса не сохраняется:
Откуда взялись дополнительные 60 тонн материи?
Закон сохранения массы-энергии:
E = mc²
Создать 60 тонн массы из ничего требует:
E = 60 000 кг × (3×10⁸ м/с)² = 5,4 × 10²¹ джоулей
Это:
Энергия 1000 атомных бомб (Хиросима)
Энергия крупного землетрясения
Где эта энергия?
Marvel не объясняет.
Единственное возможное объяснение:
Масса берётся из Измерения Пима.
Но тогда:
Зачем говорить про "сохранение массы"?
Откуда в Измерении Пима бесконечная материя?
Почему оттуда не вытекают законы термодинамики?
Ответ:
Потому что это удобно для сюжета.
ПУТЕШЕСТВИЕ ВО ВРЕМЕНИ ЧЕРЕЗ КВАНТОВЫЙ МИР
"Мстители: Финал" — Квантовая временнáя машина
Сюжет:
Мстители используют Квантовый мир для путешествий во времени.
Объяснение Marvel:
"В Квантовом мире время работает иначе. Можно войти в определённую точку и выйти в другом времени."
Реальная физика времени
Общая теория относительности (Эйнштейн):
Время относительно и зависит от:
Скорости (чем быстрее движешься, тем медленнее течёт время)
Гравитации (чем сильнее гравитация, тем медленнее время)
Путешествие в будущее:
Возможно (теоретически):
Двигаться со скоростью, близкой к скорости света
Находиться рядом с чёрной дырой
Путешествие в прошлое:
Невозможно по современной физике (парадоксы причинности).
Исключения (гипотетические):
Червоточины (wormholes) — туннели в пространстве-времени (не доказаны)
Замкнутые временны́е кривые (Курта Гёделя) — требуют экзотической материи
Квантовая механика и время
Квантовая механика НЕ позволяет путешествовать во времени.
Единственная связь:
Квантовая гравитация (теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности).
Но:
Теория не завершена
Экспериментальных подтверждений нет
Не предсказывает путешествий во времени
Вывод:
Использование Квантового мира для путешествий во времени — полная выдумка.
Нет научной основы.
ЧТО MARVEL МОГ БЫ СДЕЛАТЬ ПРАВИЛЬНО
Признать магию вместо науки
Честный подход:
"Частицы Пима — это магия, маскирующаяся под науку. Они нарушают физику, потому что так работает эта вселенная."
Примеры честных фантастических элементов в MCU:
Тор: открыто магия (Асгард)
Доктор Стрэндж: открыто магия (мистические искусства)
Камни Бесконечности: открыто артефакты с нарушением законов
Человек-Муравей мог бы быть:
"Технология, использующая магию микромира для изменения размеров."
Без претензий на "квантовую физику".
Использовать Измерение Пима последовательно
Если Marvel настаивает на науке:
Правило:
"Масса переходит в Измерение Пима при уменьшении и возвращается при увеличении."
Последствия (которые надо показывать):
Уменьшенный Человек-Муравей лёгкий (5 мг)
Его удары не опасны (нет массы)
Танк в брелоке действительно лёгкий
Гигантский Человек-Муравей массивный (берёт массу из измерения)
Это:
Объясняет парадоксы
Даёт последовательность
Всё ещё фантастика, но внутренне логичная
Отказаться от квантовой терминологии
Проблема:
Marvel использует слово "квантовый" как синоним "магический".
Примеры:
Квантовый мир (не имеет отношения к квантам)
Квантовая запутанность (используется неправильно)
Квантовое путешествие во времени (не существует)
Решение:
Назвать это Микро-измерением или Пространством Пима.
Убрать претензию на реальную физику.
Фантастика — не обман, если не притворяется наукой
Почему это важно
Человек-Муравей — развлекательный фильм.
Никто не требует от него документальной точности.
Но:
Когда фильм притворяется научным, используя термины вроде:
"Квантовая механика"
"Субатомный уровень"
"Сохранение массы"
Он создаёт ложное впечатление у зрителей о том, как работает наука.
Что правильно в фильме?
✅ Квантовый мир выглядит странно
Микромир действительно не похож на макромир.
✅ Время может вести себя иначе
На микроуровнях (в теории) эффекты времени могут отличаться.
✅ Маленькое может быть опасным
Концентрированная энергия в малой точке действительно опасна (лазеры, пули).
Что полностью неправильно
❌ Сохранение массы при изменении размера
Нарушает законы термодинамики.
❌ Сила постоянна независимо от размера
Нарушает законы механики.
❌ Квантовый мир как место
Это не "место", это масштаб.
❌ Путешествия во времени через кванты
Не имеет научной основы.
❌ Выживание человека на субатомном уровне
Макрообъекты там не могут существовать.
Финальная мысль
Цитата физика Шона Кэррола:
"Человек-Муравей использует слово 'квантовый' так же, как средневековые алхимики использовали слово 'философский'. Это код для 'мы не знаем, как это работает, но звучит умно'."
Marvel создал увлекательную историю.
Но это не физика.
Это фантастика с научным камуфляжем.
И это нормально.
Просто не стоит искать научные объяснения там, где их нет.
Человек-Муравей — это:
Отличное кино
Захватывающие спецэффекты
Интересные персонажи
Но НЕ учебник по квантовой физике.
И когда Скотт Лэнг в следующий раз уменьшится, помните:
Физика плачет, но фильм всё равно классный.