通过熵减来逆转时间，真的可以实现吗？《信条》的猜想合理吗
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 。
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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 。
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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 。
【通过熵减来逆转时间，真的可以实现吗？《信条》的猜想合理吗】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 。
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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……
这些事听起来都非常荒诞 ， 而实际上……确实很荒诞 。
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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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？
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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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