熵减会引发时间倒流吗
2020-09-25 02:44阅读：
——观赏《信条》后再谈熵、平行宇宙、反物质、及暗物质和暗能量等（上）
文/陈思进
阔别三年，克里斯托弗·诺兰终于带着新片TENET（《信条》或《天能》）回归了！
作为诺兰的铁粉，又是科幻电影的爱好者，疫情之后我第一次回到影院，第一时间观赏了科幻大片《信条》的首映，当只有在影院里才能听到音效响起时，竟然“老泪纵横”，不由得感叹：久违了！
首先要说的是，诺兰的《信条》一如既往地精彩，与他的经典《星际穿越》各有千秋，再一次感受到了诺兰丰富的想象力：在电影中构建了自己的物理世界，尤其将“诺兰时间线”玩儿到了极致，凌驾于复杂的科幻概念之上，集动作片和间谍片之大成，通过一个比较深刻的故事，为大家演绎了大众都能欣赏的饕餮盛宴。
更兴奋地注意到，《信条》是在科幻设定之下的谍战片——极具007神秘、危险，情节跌宕起伏、扣人心弦的色彩（诺兰不愧为英国导演）。这和我的《超时空拯救》的科幻设定下的金融商战小说，有着异曲同工之妙，说明it
works！
近年来，许多科幻片不约而同地用黑洞、量子力学中的概念和fancy的术语，如叠加态、量子纠缠、不确定原理等作为科幻设定，而诺兰却另辟蹊径，“竟然”用到了热力学的熵，还有我曾谈过的平行宇宙、反物质等。在此，我借着点评稍微“质疑”一下《信
条》中的科幻设定（请注意，没有剧透），再浅谈一下熵、平行宇宙、反物质，以及相关的暗物质和暗能量等。
首先谈一下《信条》中最主要的科幻设定——熵。
我在《华为的活力之源“熵减”中的熵是什么？（上）（下）》（2019年8月9日和2019年8月23日《科普时报》第3版首发）一文中（请先参阅），提及了一个家庭主妇在准备早餐时，一不小心，把一杯牛奶打翻在地，杯子摔成了碎片，这场景我们可能都碰见过。主妇让丈夫来收拾这场“不幸的灾难”，丈夫只顾埋头玩儿手机，于是主妇只能一边唠叨，一边清理……
为什么会发生这种”不幸”呢？为何这个过程不会反过来进行：为什么玻璃碎片不会再自动粘起来，牛奶自动流回杯子里，再变回完好如初的那杯牛奶呢？
根据力学法则，从理论上来说这是可能的。不过，经验告诉我们，这种情况从未发生过。事实上，有史以来所有的玻璃杯，最终的宿命都将裂成碎片，不管是在你家厨房的地板上，还是在垃圾箱里。宇宙万物就是这样运作的，而这一切皆因熵。
热力学第二定律告诉我们，一个孤立系统的熵，作为时间函数不可能减少（这是专业的说法）。因此，随着时间的流逝，熵不断地增加，称为“熵增”。
在电影《信条》中，诺兰最主要的一个科幻设定，就是通过一个可以逆转熵的机器，来实现时间的逆转，并以这样的“诺兰时间线”来展开故事。从电影设计上来看，这是极其巧妙的，非但故事精彩，电影中的特效更使人目不转睛，以至如痴如醉。
但是，从科学角度而言，这儿有一个明显的Bug：熵会随着时间的流逝自然增加，但并不是说，熵减会引发时间的倒流，熵和时间并不是这样对应的。
举个最直观的例子吧：你把一杯水放在冰箱的冰冻格里，由于水结成了冰，变成了一个更稳定的状态，这就是一个熵减的过程。但是，冰箱里的时间并没逆转倒流，也就是说，逆熵并不等于时间逆转。
和《信条》中用来逆转熵的机器一样，冰箱也很容易令熵下降。但是，熵增-热力学第二定律的前提，是必须在一个封闭的系统之中，如我们所处的宇宙，而冰箱并不是一个封闭的系统，那么电影中的机器又怎能成为一个封闭系统呢？这就好似永动机一般，怎么可能实现呢？
其次，如果整个环境在熵增，那么所有共处同一环境的人都会有同样的体验，在这环境中不可能只有其中一人会例外，不管是谁。而在电影中，能体验时间逆转的是穿过机器的人，但从目前的物理学来说，这更是不可能的，因为熵是整个环境的特性，也就是说，如果那个环境中其他人都在熵增的话，穿过那个机器的人最多也只能在机器之中熵减，一旦从机器里出来，就将融入到整个大环境中，也只能随之熵增。
而且，如果企图将熵降低来使时间逆转的话，那所有的过程也应该都随之逆转，如经过那个机器的人也应该越来越年轻，就像Brat
Pitt（布萊德·彼特）在《本杰明·巴顿奇事》（The Curious Case of Benjamin
Button）中那样。但在《信条》之中，只有一小部分的特定逆转，这就不太符合这些科幻设计的逻辑了。
相信诺兰对这些Bug都很清楚，因为，从物理学来看，他的硬核科幻大片《星际穿越》，除了最后那一段（主人公父亲跳进黑洞，进入了一个“四维超立方体”中，而这个“四维超立方体”加上了时间轴之后，也就是他进入了五维时空，便能够穿越时空，将信息传给远隔万千光年之外的地球上的女儿）还不太可能以外，其他部分完全可以作为科普纪录片来观赏，毕竟著名物理学家基普·索恩（Kip
Stephen Thorne，诺贝尔物理学奖获得者）是诺兰的科学顾问。
另外，在《信条》中，“祖父悖论”的问题也没有获得妥善解决。而解决祖父悖论最好的办法，迄今为止，还只能用量子力学中的“老梗”——平行世界才能自圆其说。不过，在《信条》中，虽然也提到并解释了平行世界，可没有运用平行世界来推动这个故事，可能不搭吧。
行文至此，我“自夸”一下吧，上述提到的几个Bug，恰好就在我的科幻长篇系列小说《超时空拯救》（第一部已经出版）中，通过前后平行时空的设定，巧妙地把此事说圆了。
下文再接着谈。
2020年09月14日写于多伦多
