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最近，诺兰新的烧脑科普电影《信条》引起了大家的热烈讨论，很多人看过之后表示一脸懵，不知道讲了什么。其实，这部剧的确有很多烧脑之处，主要就在于时间的逆转，会导致很多人出现了不止一次，甚至自己和自己见面，很多铺垫明明已经给到，但是观众又没有心理准备去注意。因此，如果想理清这部剧的逻辑和细节，看两遍是很有必要的。实际上，这一切的“混乱”，都源自于时间的逆转。根据电影的描述，当熵这种物理量自发减少的时候，时间就会发生逆转。那么，熵到底是什么？它真的会导致时间逆转吗？所谓的熵，是描述一个系统混乱程度的物理量，熵的值越大，代表一个系统越混乱。热力学第二定律指出，在一个封闭系统中，熵永远是增加的，这也就是著名的熵增定律。熵增定律并不是很难理解，比如你手中有一个气球，如果把口打开，里面的气体都会跑到空气中去，因为空气的空间更大，它们可以到处跑，因此也就越混乱。如果你不朝气球里吹气或者打气，你是永远不会看见空气自己跑到气球里把气球充满膨胀的。又或者是一个方方正正的冰块，融化后就会散成一滩水，即使重新冻结，也不会主动变成方正的冰块。熵增定律被称为宇宙中的铁律，也是爱因斯坦心中宇宙法则之最。在一个封闭系统中，随着时间的推移，熵一定是持续增加的。因此，科学家们就把熵的变化方向与时间联系在了一起。既然封闭系统中熵不可能自发减少，那么熵必然随着时间的推移而不断增加，熵增也就代表着时间的方向，被称为时间之箭。在电影中，诺兰正是利用了这个机制，将时间和熵挂钩，并且提出：如果有一个世界，熵是自发减少的，那么时间也就可以逆转了。而他描述的时间逆转的世界中，人都是倒着走的，每一件事都是先出现结果，再出现原因，将一个物体点燃，它反而结冰了……如果你注意到我的措辞就会发现，每一次提到熵增原理时，我都给出了一个前提——封闭系统。什么是封闭系统，就是一个完全在内部有能量交换，不与任何其他系统有能量交换的系统。在我们的生活中，只有一个系统是封闭的，那就是整个宇宙。如果再找一个封闭系统，那就是中学物理书上为了方便理解而虚构出来的理想系统。在我们的生活中，没有任何系统是完全封闭的。比如你自己，不论是呼吸还是流汗，或者是进食排泄，都在与外界进行着能量交换。再看我们地球，虽然处于太空之中，不与任何天体连接，但是太阳的能量依然可以通过辐射的方式传递给地球。因此，现实生活中，只有完整的宇宙是真正的封闭系统。但是在电影里，他们却创造了一个只有几个物体拥有熵减性质的场景，这是不可能的。甚至几个人只要通过一个装置，就能变成熵减的自己，更是不可理解。当然，回到前提来看，一个封闭系统出现自发的熵减是完全不可理解的。就像爱因斯坦等科学家指出的那样：熵增原理是宇宙的铁律，如果这个理论被突破，那么整个宇宙都会彻底混乱。同时我们要注意一点，熵增原理虽然被科学家与时间的方向联系在了一起，但是二者并不是完全等价的关系。的确，熵增的方向就是时间的方向，反之亦然。但如果真的要推倒其中一个，那就有一些说法了。举个例子，如果你开车前进，旁边有一辆车超车开到了你的前面，你可以知道他也在向前开车。但是反过来，你发现一辆车一点点来到了你的前方，不能说他就在前进，因为你有可能是挂倒挡。同样的，虽然熵增的方向恰好和时间的方向相同，但二者并不等价，只有通过严谨的理论才能证明熵增的方向可以推导出时间的方向。那么，到底有没有一个世界，可以存在熵减的过程，并且时间逆转呢？现实中没有人发现过，但是有科学家提出过一个猜想非常有趣，那就是镜像宇宙理论。镜像宇宙理论我们前几天介绍过，为了本文的完整性我们再略作陈述。我们知道，宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。在此之前，没有时间的概念。很多人对于这个说法表示不能同意，认为大爆炸“之前”总应该也有一些事情发生。虽然最初不是为了解决这些问题，但是镜像宇宙的说法的确从一个非常新颖的角度解释了这件事。镜像宇宙理论认为，大爆炸不仅仅诞生了我们的宇宙，还有一个镜像宇宙。这两个宇宙的时间从大爆炸开始向两个方向前进，但事件的发生都是一样的，只是时间是相反的。也就是说，镜像宇宙的时间终点就是我们宇宙的时间起点——大爆炸；镜像宇宙的时间起点就是我们宇宙的终点——无限的未来。这件事听起来有点奇怪，但做个比喻大家就明白了：这就好像我们看地球另一端的人，我们总觉得地球那边的人是大头朝下生活，但他们看我们也觉得我们是大头朝下。把这个空间的理解转换为时间，就是镜像宇宙的概念，我们分别在自己的宇宙里正常地生活，但是看彼此却是时间倒流的。如果我们硬要按照自己的时间来理解，那么140亿年前的镜像宇宙到139亿年前的镜像宇宙确实好像是经历着熵减和时间倒流的事件，但这对于他们来说，其实先发生的是我们眼中139亿年前的事，后发生的是我们眼中140亿年前的事。当然，镜像宇宙也只是一个理论值。就算它真的存在，我们也不知道一个人如果真的穿越过去了，到底该遵从哪一个宇宙的时间。如果按照电影里的说法，仅仅是靠熵减来获得时间逆转，那么既然每个人都不是封闭系统，怎么可能会出现所有人都在熵减的世界里倒着走，而主角却能保持熵增的性质而沿着时间之箭的方向运动呢？当然了，说到底，这不过是一个科幻电影，而不是科普，所以大家也不必苛求。反过来说，我们还应该感谢诺兰。正是由于诺兰及其电影的热门，才让我们能够有机会向大家进行这些方面的科普。科普本来就很难扩大范围，如果没有科幻作品来烘托话题……好吧，我欠诺兰一张电影票。
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