熵,祖母悖论,《信条》如何逆转时空?

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科学探索菌
2020-09-06 · 科普达人
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电影《信条》是诺兰导演又一烧脑力作,该片以全新的方式诠释了时空穿越。同样是穿越时空,在以往的电影中,故事的主角是在不同时间节点上进行跳跃,这部电影却没有采用这个套路,而是使正反时空交叠在一起,创造了新的视觉观感。

 

在科幻电影中,穿越时空,主流的方式是利用时间机器,要么就是像电影《星际穿越》中那样利用虫洞等时空隧道。穿越的目的无非就是反派想要通过改变过去,来影响现在或未来。《信条》中未来的地球环境变得很糟糕,一部分人类不满于现状,想要毁灭过去的世界,改变未来。

 

由于时空穿越还属于科幻概念,关于时间机器,电影中往往一笔带过,并不会做过多的介绍。这一细节的最早解析,源自上世纪八十年代的电影《回到未来》系列,这也是科幻穿越电影的鼻祖。该电影中主人公是通过经过特殊改装的汽车穿越时空的,设定好时间,当速度达到一个限定值时,就能穿越时空。现在看来,这种方式显然是不可能穿越时空的,而《复联4》中钢铁侠等人进入量子领域穿越时空的方式则更靠谱点。

 

在电影《信条》中也有时间机器,不过这个时间机器有点不同,因为这里穿越时空靠的不是时间跳跃,而是使物质的熵发生逆转,进而使这些物质穿越时空回到过去。

 

熵和时间的关系

 

时间这个概念对于大家来说,既熟悉又陌生。宇宙自诞生,万事万物就处于不断的运动变化之中,时间的本质便是运动。如果万物处于绝对静止状态,也就没有时间概念了。人类正是利用周期性运动来记录时间的,比如时钟。

 

熵通常描述的是体系的混乱程度,混乱程度越高,体系的熵值也就越高。这个概念最早由克劳修斯于1865年提出,并运用于热力学。在热力学中有四大基本定律,其中的第二定律便是熵增定律。对于一个孤立的系统,如果没有与外界进行能量交换,该体系的熵值就会不断的增加,这便是熵增定律。

 

熵为什么会增加?

 

因为物质一直处于永恒的运动状态中,在孤立的系统中,混乱程度必然会随着时间(或者说运动)而增加。除非有外力能改变孤立系统中物质的运动状态,也就是与外部环境发生能量交换,这样才有可能使体系中的熵值减小。

 

打碎一个玻璃杯很容易,但想要将它恢复如初,却要难上千百倍。宇宙可能就是一个孤立的系统,因为自然界中的事物似乎总是朝着无序(熵增)状态发展。

 

熵和时间通过物质的运动联系在一起,而时间有一个重要的特性就是单向性,于是事物熵增的方向就被认为是时间流逝的方向。

 

既然熵增代表了时间的正流向,那么熵减便代表着时间倒流,电影《信条》中的时间穿越便是基于这么一个设想。遥远的未来,科学家发明了一种可以逆转物质熵增属性的黑科技,从而将未来的物质或者信息传递回过去。

 

当正常时空中的物体或者人被逆向化后,他们便处于逆向时空。在这个时空中,不仅时间流向改变了,因果律颠倒,所有的物理规律都与正向时空相反。还有很重要的一点,就是逆向流动的时间和正向流动的时间,流逝速度是一样的。

 

穿越时空遭遇的最大难题——祖母悖论

 

在所有穿越情节中都会遇到这个大难题,如果主人公回到了过去,在父亲出生前意外害死了自己的祖母,那么主人公也就不会出生,那么他又怎么从未来穿越回过去并害死自己的祖母?

 

本质上就是穿越行为可能会导致因果律被破坏。对此,科学家给出了一种解释,就是平行宇宙。

 

而平行宇宙是从量子理论中引出来的,该理论认为这个世界存在无数个与我们平行的宇宙。在量子世界中,物质的运动是随机的,每种不为0的可能性都会在不同的平行宇宙中发生,形成无数条时间线。

 

如果是在同一条时间线上,从量子角度来看,任何一种去往过去的穿越行为都会对未来产生影响,并且这种影响可能会通过蝴蝶效应进一步放大。平行宇宙理论认为,所谓的时空穿越,实际上是到了另一个平行宇宙,或者说因为自身的穿越行为而创造了另一个平行宇宙。

 

这样就避免了因为穿越而违反因果律。不过这也认定了一个事实,也就是过去不可改变,已经发生的终将发生。

 

《信条》中主人公逆转时空,实际上还是处于同一个宇宙的同一条时间线上,只是自身的时间流逝方向变了,并没有去往平行宇宙。两个不同时间流向上的人还处于同一时空中,这才有了后面那一场红蓝双方对反派的双向时间夹击之战,也就是影片中所提到的时间钳形作战。

 

在电影中,由于故事发生在同一时间线上,为了避免出现类似祖母悖论的现象,导致因果律被颠倒,整条时间线被设计成了一个闭环。因既果、果既因,就如同电影的名字一样TENET,一切都是对称的。故事的起点和终点都发生在同一天,一切早已注定,过去不可改变。

 

现在理论上可行的时间旅行是穿越到未来

 

想要穿越到未来,相对论中就给出了一种可行的方案,就是改变自身所处时空的时间流逝速度。

 

当物体处于高速运动状态,或者处于强引力场中,物体所经历的时间要比低速弱引力场中物体所经历的时间慢。正是这个原因,导致太空中的GPS卫星上的原子钟每隔一段时间就要与地面同步校准一下。如果你长时间乘坐飞机,寿命也许能比地面上的人多零点几秒。

 

如果你驾驶着一艘速度接近光速的宇宙飞船,或者环绕一颗黑洞高速运动,当你离开所处的时空环境,由于时间的相对性,你会发现自己穿越到了未来。

未来是不确定的,穿越行为不会破坏因果律。而当你到达未来那个时间点,你就成为了未来历史的一部分,显然这是一趟单程旅行。

至于回到过去,目前还属于幻想。

 

不过,电影《信条》中这种穿越时空回到过去的方式,确实新奇,不得不佩服诺兰的脑洞。影片前半部分在一些细节处埋了伏笔,而这要等到后半部分才逐渐显露。看不懂,可能是因为人物反复逆转,把大家绕晕了。

 

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诺兰的科幻大片《信条》全国公映了,这位以折磨观众脑细胞而闻名海内外的烧脑大片导演这次也不例外,用一个时空逆转的科学设定狠狠地折磨了我们的脑细胞一把。

作为典型的“一遍看懂了算我输”系列,我昨天刚看了一遍,不打算再去电影院看第二遍了,所以别问我看懂了没有,我是个正常人…
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