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熵,祖母悖論,特尼特如何逆轉時空?

電影《宗旨》是諾蘭導演的又壹部燒腦力作,以全新的方式詮釋了時間旅行。同樣,在以往的電影中,故事的主角在不同的時間節點跳躍,但這部電影並沒有采用這種套路,而是將正反的時空重疊在壹起,創造了壹種新的視覺印象。

在科幻電影中,穿越時空的主流方式是使用時光機,或者像電影《星際穿越》中那樣使用蟲洞等時間隧道。穿越的目的無非是小人想通過改變過去來影響現在或者未來。特尼特未來的地球環境已經變得非常惡劣。有些人類對現狀不滿,想要摧毀過去的世界,改變未來。

因為時間旅行還是科幻概念,所以電影裏經常會涉及到時間機器,不會過多介紹。最早對這個細節的分析,源於80年代的電影《回到未來》系列,也是科幻電影的鼻祖。在這部電影中,主人公通過壹輛特別改裝的汽車穿越時空。當速度達到壹個極限值時,他就可以穿越時空。現在看來,這種方式顯然不可能穿越時空,而《團圓4》中鋼鐵俠等人進入量子場穿越時空的方式更靠譜。

電影《特尼特》裏也有時光機,但這個時光機有點不壹樣,因為這裏不是靠時間跳躍,而是靠逆轉物質的熵,讓這些物質穿越時空回到過去。

熵與時間的關系

時間這個概念,大家既熟悉又陌生。自宇宙誕生以來,萬物都處於不斷的運動和變化之中,時間的本質就是運動。如果壹切都是絕對靜止的,就沒有時間的概念。人類是通過周期性的運動來記錄時間的,例如鐘表。

熵通常描述系統的混沌程度,混沌程度越高,系統的熵值越高。這個概念最早是由克勞修斯在1865年提出,並應用於熱力學。熱力學有四個基本定律,第二個是熵增定律。對於壹個孤立的系統,如果不與外界進行能量交換,系統的熵值就會不斷增加,這就是熵增定律。

為什麽熵會增加?

因為物質總是處於永恒的運動狀態,在壹個孤立的系統中,混沌的程度必然會隨著時間(或運動)而增加。除非外力能改變孤立系統中物質的運動狀態,即與外界環境交換能量,才有可能降低系統中的熵值。

打碎壹個玻璃杯很容易,但要恢復它卻困難壹千倍。宇宙可能是壹個孤立的系統,因為自然界的事物似乎總是在無序(熵增)狀態下發展。

熵和時間是通過物質的運動聯系在壹起的,而時間具有單向性的重要特征,所以事物熵增的方向被認為是時間流逝的方向。

既然熵的增加代表著時間的正向流動,那麽熵的減少就代表著時間的倒流,電影《天理》中的時間旅行就是基於這樣的想法。在遙遠的未來,科學家發明了壹種黑科技,可以逆轉物質的增熵屬性,從而將未來的物質或信息傳輸回過去。

當正常時空的物體或人被顛倒時,他們就在顛倒的時空裏。在這個時空裏,不僅時間的流向發生了變化,因果律也發生了逆轉,所有的物理規律都與正時空相悖。還有壹點很重要,逆流的時間和順流的時間是壹樣的,通過的速度也是壹樣的。

穿越時空最大的問題?祖母悖論

這個大問題在所有穿越劇情中都會遇到。如果主角回到過去,在他父親出生前不小心殺死了他的祖母,那麽主角就不會出生了,那麽他怎麽從未來穿越回來殺死他的祖母呢?

本質上,穿越行為可能導致因果關系的破壞。對此,科學家給出了解釋,那就是平行宇宙。

平行宇宙來源於量子論,認為這個世界上有無數個平行於我們的宇宙。在量子世界中,物質的運動是隨機的,每壹種不為零的可能性都會發生在不同的平行宇宙中,形成無數的時間線。

如果它們在同壹時間線上,從量子的角度來看,任何壹種穿越到過去的行為都會對未來產生影響,而這種影響可能會被蝴蝶效應進壹步放大。按照平行宇宙的理論,所謂的時空穿越,其實就是去了另壹個平行宇宙,或者說是因為自己的穿越行為,創造了另壹個平行宇宙。

這樣就避免了因為交叉而違反因果律。但也印證了壹個事實,過去的無法改變,已經發生的終究會發生。

在《特尼特》中,主角顛倒了時間和空間,但他仍然處在同壹個宇宙的同壹條時間線中,只是他自己的時間變了,沒有去壹個平行宇宙。兩個時間流動不同的人還在同壹個時空,導致紅藍雙方對反派的雙向時間攻擊戰,也就是影片中提到的時間鉗形戰。

在電影中,因為故事發生在同壹個時間線上,為了避免出現類似奶奶悖論的現象,導致因果關系顛倒,整個時間線被設計成了壹個閉環。因果,因果,就像電影宗旨的名字壹樣,壹切都是對稱的。故事的開頭和結尾都發生在同壹天,壹切都已經註定,過去的無法改變。

現在理論上可行的時間旅行是去未來旅行。

如果妳想穿越到未來,相對論給出了壹個可行的方案,那就是改變自己時空的延時速度。

當壹個物體處於高速運動狀態或處於強引力場中時,它所用的時間比它在低速弱引力場中所用的時間要慢。正是因為這個原因,太空中GPS衛星上的原子鐘每隔壹段時間就要和地面同步校準。如果妳長時間飛行,妳可能比地面上的人多活幾十分之壹秒。

如果妳駕駛壹艘速度接近光速的宇宙飛船,或者繞著黑洞高速運動,當妳離開妳的時空環境時,妳會發現自己因為時間的相對性而穿越到了未來。

未來是不確定的,穿越行為不會破壞因果律。而當妳在未來到達那個點的時候,妳就會成為未來歷史的壹部分。顯然,這是壹次單程旅行。

至於回到過去,還是天方夜譚。

不過電影《宗旨》中這種穿越時空回到過去的方式真的很新穎,不得不佩服諾蘭的腦洞。影片前半部分埋下壹些細節伏筆,要到後半部分才會逐漸顯露。我不明白,可能是因為人物反復反轉,搞得大家暈頭轉向。

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