Nota Esto más que una reseña es un 'making of' de mi último juego, Big*Bang. Hace tiempo que le daba vueltas a diseñar un juego sobre ciencia, y en el proceso he podido analizar el problema en un marco más allá del juego en sí, así que aproveché para escribir un artículo general sobre juegos de ciencia (centrado en Big*Bang) para una revista internacional. Luego lo he adaptado a un "diario de diseño" en BGG, y pensé que a los que no vais mucho por allí y/o estáis más cómodos en Español, os podría interesar que lo tradujese. Hecho! Os dejo con el 'diario'... Las leyes de la física como reglas de juegosCuando diseño juegos siempre me mueve el tema. De hecho, cuando cualquier cosa retiene mi interés (libro, película, visita, discusión...) me sorprendo pensando qué juego se podría hacer sobre eso! Claro, la mayoría de las ideas no van muy lejos, pero hay excepciones. Mis primeros dos juegos, BASKETmind y Tetrarchia, surgieron de mis dos hobbies principales, el deporte y la historia. Y tengo un tercer 'hobby', la ciencia (bueno, soy físico nuclear).
He escrito un artículo hace poco para la revista
Game & Puzzle Design con el título "
Physics Laws as Game Rules" (
muestra), y este diario viene a ser un resumen. Como jugador/diseñador y físico, siempre le he dado vueltas a una contradicción aparente. Por un lado, los físicos buscamos patrones sencillos en sistemas complejos, intentando derivar a partir de ellos leyes que sean pocas y simples. Por el otro, los diseñadores de juegos intentamos abstraer los sucesos que queremos recrear en forma de reglas que sean pocas y simples. Lógicamente, deberíamos esperar encontrarnos con muchos juegos sobre física, porque el trabajo de abstracción ya lo ha hecho la naturaleza en forma de leyes, que podrían tomarse casi tal cuales como reglas de esos juegos.
Entonces, por qué los juegos (buenos) sobre física son tan escasos? Cómo deberíamos proceder para diseñar un juego a partir de leyes físicas? Big*Bang nació de mi intento de respuesta a estas preguntas. Y si queréis entender el título de este diario, tendréis que seguir leyendo!
Leyes simples para un mundo complejoLas leyes que gobiernan una interacción dada entre dos cuerpos pueden ser simples, pero cuando se combinan varios tipos de interacción, o más de dos cuerpos se hallan al alcance de esa interacción, el intercambio entre estas 'recetas' simples se vuelve maravillosamente complejo.
Considerad la ley de gravitación de Newton, por ejemplo. Un cuerpo de masa
M atrae otros cuerpos a una distancia
d generando una aceleración proporcional a
M/d^2. Es muy sencilla. Duplicad la masa, se duplica la aceleración; duplicad la distancia, la aceleración se reduce a un cuarto. Sin embargo, añadid otros cuerpos masivos, dejad que todos se muevan, y muy pronto las cosas se complican. Por supuesto, como las fuerzas son sencillas y tienen forma analítica, incluso las trayectorias más complejas se pueden calcular con un ordenador, y de este modo implementar en un videojuego. Pero los juegos de mesa no pueden beneficiarse de esta ayuda.
Un buen ejemplo de juego que intentó usar esta ley sencilla es
Triplanetary. Pero a pesar de simplificarla todavía más (ignorando la dependencia en masa y discretizando la dependencia en distancia a 1 o 'infinito'), llevar la cuenta del movimiento de las naves hacía necesario el uso engorroso de rotuladores sobre un mapa plastificado (izquierda):
Hasta las leyes más simples llevan a un conjunto complejo, lleno de detalles, y la simulación de todos esos detalles debería dejarse para los videojuegos. Al tratar con esas leyes simples, los juegos de mesa deben hacer un esfuerzo adicional de abstracción. El desafío para el diseñador es primero identificar la ley más característica, y después encontrar una regla que sea a la vez simple, intuitiva, y que haga que los jugadores
crean que las piezas del juego están efectivamente obedeciendo esa ley. Dos buenos ejemplos son
Gauss (centro) o
Momentum (derecha). A pesar de usar piezas de plástico y una regla sencilla, en Gauss los jugadores rememoran recuerdos de prácticas de instituto en las que imanes rojos y azules chocaban y se repelían, y en Momentum creen manipular un péndulo de Newton múltiple.
Así que parece que sí es posible diseñar un juego (
que sea divertido de jugar) a partir de una ley física, que se traduzca en una regla sencilla, y que conduzca a una partida que rememore la física subyacente!
Jugando con el Big BangAndaba buscando un fenómeno físico que fuese a la vez fascinante y sencillo... y entonces pensé en la formación de nuestro universo! Seguro que hay ejemplos más sencillos! Sin embargo, si hacemos el esfuerzo de abstracción que he mencionado antes, se puede describir a grandes trazos. Las etapas principales del proceso están esquematizadas en la imagen siguiente (del 1 al 6). En un instante dado, una explosión gigantesca que hemos llamado
Big Bang liberó toda la energía de nuestro universo, que desde entonces se expandió y vio cómo su temperatura descendía hasta los 3 K actuales (-270ºC).
La energía de esta explosión se materializó en cantidades iguales de materia y antimateria, que entonces se aniquilaron mutuamente de nuevo en forma de energía, siguiendo un ciclo macabro que sólo se pudo interrumpir debido a un minúsculo exceso de materia. El origen de este ligero exceso, responsable de la materia que vemos hoy (y de la que estamos hechos), todavía no se entiende bien. Tras el primer segundo, la materia que sobrevivió había tomado la forma de protones y neutrones (etapa 1). Esas dos partículas empezaron a combinarse y en los primeros minutos formaron los núcleos más ligeros
*, sobre todo Hidrógeno y Helio (etapa 2), pero no pudieron ir más allá.
* El núcleo de un átomo está formado por una combinación de protones (carga +1) y neutrones (carga 0), y cada elemento tiene un número de protones propio a él. El átomo consiste en ese núcleo rodeado por una nube de electrones (carga -1). El número de electrones en la nube es igual al de protones en el núcleo, para que el átomo sea neutro.El universo atravesó un periodo largo y tranquilo hasta que los electrones se frenaron lo suficiente para que esos núcleos ligeros los pudiesen capturar, formando los primeros átomos (etapa 3). Entonces la gravedad cogió el testigo y los átomos neutros se condensaron en forma de nubes, que siguieron condensándose en forma de estrellas (etapa 4). Dentro de las estrellas, el Hidrógeno volvió a fusionar hacia Helio, y gracias a los intensos campos gravitatorios tres núcleos de Helio pudieron fusionar hacia Carbono, sobrepasando el límite alcanzado al final de la etapa 2. A partir del Carbono, la fusión siguió su curso hasta la formación de Hierro, que ya no puede mantener reacciones de fusión, y entonces las estrellas colapsaron bajo su propia gravedad y explotaron (etapa 5).
La violencia extrema de estas explosiones, conocidas como
supernovas, creó el entorno necesario para fabricar núcleos más pesados sobre el Hierro hasta llegar al Uranio, y los dispersó por el espacio. Y entonces vuelta a la etapa 4: átomos que se condensaron en forma de nubes y nuevas estrellas, pero ahora esas nubes contenían casi todos los elementos, y alrededor de estas estrellas de segunda generación se pudieron formar planetas rocosos sobre los que se pudo desarrollar la vida (etapa 6).
Este proceso complejo, que se extiende a lo largo de 14.000 millones de años, puede aun así esquematizarse en esas seis etapas principales. Qué tipo de juego podríamos diseñar sobre este tema? Las escalas de espacio y tiempo son demasiado vastas, las etapas demasiado diversas, las interacciones que las gobiernan demasiado distintas. Así que elegí concentrarme en partes del proceso global. Hasta la etapa 4, sólo había unas pocas 'piezas' bien identificadas, pero tenía que encontrar un objetivo para los jugadores.
Una carrera hacia el Carbono?El Carbono tiene un núcleo relativamente ligero, con seis protones y seis neutrones en su forma más abundante, el Carbono-12 (C12). Si quisiese diseñar un juego sobre la formación del Carbono, entonces protones y neutrones serían sus piezas lógicas. Esas piezas aparecieron en la etapa 1, formaron Hidrógeno y Helio en la etapa 2, y luego esperaron hasta la etapa 4 para seguir formando sistemas más pesados. Podemos entender mejor el por qué con el diagrama siguiente, en el que se pueden ver todos los núcleos que existen hasta el Carbono-12.
Para cada combinación, el número de protones (rojos, flecha vertical) define el nombre del elemento (del 1 al 6: Hidrógeno, Helio, Litio, Berilio, Boro y Carbono), y el número de neutrones (azules, flecha horizontal) define su número másico (de protones más neutrones). Por ejemplo, el Litio-8 tiene tres protones y cinco neutrones.
Sólo están permitidas algunas combinaciones, y sólo algunas de ellas son estables (casillas blancas). El resto son inestables porque el equilibrio de las 'piezas' está demasiado alterado, y tras cierto intervalo de tiempo sufrirán una desintegración radioactiva en busca de ese equilibrio, transformando un protón en neutrón (casillas rosas arriba a la izquierda) o un neutrón en protón (casillas azul cielo abajo a la derecha)
*. Los tonos corresponden a los distintos tiempos de desintegración (mientras más oscuro, más corto), que van desde los millones de años a las décimas de segundo.
* Este tipo de desintegración relativamente sencilla, en la que un neutrón se transforma en protón o viceversa, se conoce como 'desintegración beta'. Hay otros tipos de desintegración radioactiva (alfa, gama, fisión...), pero no son relevantes para el caso que estamos considerando.Al final de la etapa 2, los neutrones libres habían desaparecido y casi todas las piezas estaban en forma de los más estables H1 y He4. He ilustrado la razón por la que el proceso se estancó con los símbolos de prohibido en el diagrama: ninguna de sus combinaciones binarias (He2, Li5, Be8) están permitidas! Debido a esta peculiaridad de la física, el Hidrógeno y el Helio tuvieron que esperar 1.000 millones de años hasta que la gravedad pudo jugar un papel significativo dentro de las estrellas, permitiendo el arranque de reacciones más complicadas y, en especial, de la que fusiona tres He4 directamente hacia un C12.
Para el juego, podía entonces usar piezas rojas y azules sobre una trama hexagonal, y dejar que los jugadores las fusionaran en pilas siguiendo las casillas del diagrama. Pero había varios problemas potenciales:
- Varias combinaciones son inestables, así que además de la acción fusión tendría que haber una acción desintegración, en la que un protón/neutrón en una pila rosa/cielo fuese sustituido por un neutrón/protón. Podría ser un mecanismo aleatorio (como el proceso real) usando dados, o una elección voluntaria de los jugadores.
- Los jugadores deberían usar el diagrama anterior como ayuda en su carrera hacia el Carbono. Podrían fusionar pilas para aumentar su tamaño, y elegir si seguir la diagonal estable (blanca), o una de las dos regiones coloreadas y luego volver a la diagonal a través de desintegraciones.
- Los jugadores no serían 'rojo' y 'azul'; necesitarían (y compartirían) todas las piezas.
- La peculiaridad de la física que lleva a la fusión triple de He4 hacia el C12 debería ser un ingrediente esencial. Los jugadores podrían fusionar pilas siguiendo líneas rectas vacías, o tres pilas adyacentes. Y claro, el resultado tendría que ser un núcleo que exista.
Las piezas y el mecanismo parecían claros, pero el objetivo de los jugadores no tanto. Si el ganador fuese el primer jugador que formase Carbono-12, y como ambos jugadores compartirían las mismas piezas, la partida podría estancarse con jugadores evitando hacer el penúltimo movimiento. Ningún jugador querría juntar dos núcleos de He4, permitiendo así al otro añadir el tercero.
Podía dar puntos por la formación de cada elemento, como incentivo a ambos jugadores para que contribuyesen a la carrera, pero eso necesitaría un análisis de equilibrio detallado para determinar el número óptimo de puntos por elemento. O convertir el juego en cooperativo, en el que los jugadores resuelven un rompecabezas e intentan maximizar la formación de pilas de Carbono...
En cualquier caso, el diagrama anterior era demasiado complicado para servir como ayuda de juego. Incluso un físico nuclear habría necesitado consultarlo constantemente para saber lo que podría hacer y lo que no, y yo estaba buscando
jugar, no trabajar! Además, las combinaciones inestables tienen tiempos de desintegración que van desde las décimas de segundo a los millones de años (Be10), por lo que tendría que establecer una jerarquía sofisticada. Encima, desde un punto de vista práctico, mover pilas de hasta 12 piezas, y sustituir piezas en su interior, sería muy aparatoso.
Aunque la idea inicial era buena, los límites del juego estaban claros, y el número de piezas era pequeño, esta 'Carrera hacia el Carbono' quedaba muy lejos de la simplicidad y elegancia de Gauss o Momentum. Si quería diseñar el
Big Bang de forma eficaz, tenía que salirme de este marco.
Una carrera hacia el Helio?Volviendo la vista a la cronología esquematizada más arriba, usar protones y neutrones como piezas del juego era la mejor parte de la idea anterior, pero la complejidad del diagrama nuclear hasta el Carbono-12 era la peor. Así que me quedé con la parte buena de la idea, pero la limité a las etapas 1 y 2, que corresponden a la formación del Helio-4, uno de los 'ladrillos' más estables en el universo y precursor del Carbono.
La región naranja (abajo a la izquierda) ilustra lo simple que se vuelve el diagrama anterior; sólo continene dos tipos de piezas y cuatro pilas compuestas, con sólo una de ellas inestable (H3). La ayuda de juego se vuelve trivial incluso para no-científicos: "no más de dos protones o neutrones por pila, y no dos de ellos a solas". Los jugadores deberían fusionar piezas hasta el He4, y la opción desintegración sólo se abriría al neutrón y H3, con una jerarquía evidente (H3 se desintegra más despacio).
Este concepto se acercaba más a Gauss o Momentum, con pilas de 4 piezas como mucho. Sin embargo, formar He4 sería relativamente fácil, así que el objetivo del juego no podía ser hacerlo el primero. Los jugadores deberían competir para ver quién hacía más He4, compartiendo las piezas rojas y azules y llevando la cuenta de cuántos iban creando. Pero se llegaría también a situaciones de bloqueo, ya que nadie querría crear un H2 al lado de otros ya existentes para evitar que el contrincante los fusionase hacia un núcleo de He4.
Jugador contra Antijugador!Había encontrado un marco adecuado, pero me faltaba un mecanismo que generase competición y un objetivo claro para los jugadores, sobre todo por el hecho de que compartían las piezas rojas y azules. Así que qué tal si incorporase otras piezas a partir del escenario real?
Escondida entre el
Big Bang y la etapa 1 de la cronología, hubo una gigantesca producción de materia y antimateria en casi las mismas cantidades, seguida de una aniquilación de ambas en forma de luz. Toda la materia que vemos a nuestro alrededor hoy viene de un leve y misterioso exceso que sobrevivió. Si empezara el juego antes de la etapa 1, entonces podría incorporar ese ingrediente en forma de
antipiezas.
Las antipartículas tienen las mismas propiedades que sus partículas correspondientes, excepto una carga opuesta. Por ejemplo, los antielectrones son positivos y los antiprotones negativos, pero esas dos partículas se pueden combinar para formar un átomo de antiHidrógeno, de propiedades similares al átomo de Hidrógeno estándar. O un antineutrón y un antiprotón pueden fusionar para formar un núcleo de antiHidrógeno-2.
Este diagrama muestra las imágenes reflejadas en la antimateria de los núcleos hasta el Helio-4. De nuevo, los núcleos que aparecen en la región de arriba a la derecha se clasifican según sus protones (rojos, flecha hacia arriba) y neutrones (azules, flecha hacia la derecha), mientras que sus socios de antimateria que aparecen en la región de abajo a la izquierda se clasifican según sus antiprotones (negros, flecha hacia abajo) y antineutrones (grises, flecha hacia la izquierda).
Esto resolvió el problema de compartir las piezas, ya que un jugador usaría las piezas rojas y azules, mientras que el contrincante (el 'antijugador') usaría las negras y grises. Cada jugador tenía ahora un objetivo claro, construir el máximo de He4
*, y ya no había necesidad de llevar la cuenta durante la partida, porque ambos He4 eran ahora diferentes.
* Las antipartículas se suelen escribir con una barra encima, pero aquí usaré el mismo nombre para simplificar.Además, otra ley física me daba un nuevo ingrediente que generaba mucha interacción entre jugadores: la aniquilación. La idea original estaba basada en una construcción 'tranquila' de núcleos, pero con estas nuevas piezas los jugadores podrían no sólo construir sus núcleos en paralelo, sino también aniquilar los del contrincante! Podría incluso hacerlo más interesante obligando a los jugadores a elegir entre estas dos opciones, creando un dilema similar al del juego
TZAAR:
"Debería reforzarme a mí mismo o debilitar a mi oponente?"
(continúa en la entrada siguiente, por falta de espacio!)