《信条》背后的科学问题：时间是什么？为什么时间不能倒退？

西媒：《信条》背后的科学和时间旅行

《西班牙人报》网站9月13日发文对电影《信条》背后的科学和时间旅行进行了探讨分析，文章内容编译如下：

时间是什么？为什么时间不能倒退？我们为什么不能记住未来？为什么子弹在发射前不能退回弹匣？

这些是看完克里斯托弗·诺兰的第11部电影《信条》后可能会想到的一些问题。尽管这部影片是以间谍片开始的，但内容很快就充斥了大量的悖论、哲学思考和物理争论，焦点是所谓的“逆时间技术”。诺兰使用精妙而令人难忘的视觉语言，展示了一种神秘的反物质形式，这种形式会使物质在时空中逆向移动，例如物体向上“掉落”、船“逆着走”、建筑物在被导弹击中后自行*。

“不要试图去理解它，只要去感受它就行！”影片中，一位科学家向主角这样解释了“逆行子弹”的奇妙特性，这枚子弹从桌子上升起后才掉落。对于西班牙马德里自治大学理论物理研究所研究人员、弦理论专家安赫尔·玛利亚·乌兰加来说，这句话是欣赏《信条》这部电影的好方法。但是即使如此，他仍认为，《信条》中有多少科学和虚构的东西是值得谈论的。

为了讨论这一点，也许应该首先解释一下什么是时间。斯蒂芬·霍金在他的《时间简史》一书中用三个箭头来定义它，这些箭头指向未来并与不同的现象相关：宇宙箭头、热力学箭头和心理箭头。

《信条》这部影片至少在理论上是从一个令人惊讶的真实前提出发的：某些过程可以互换地前进和后退。从这个意义上，乌兰加解释说：“在时间倒流中，几乎所有自然界的相互作用都是不变的。”也就是说，无论是时间正行还是逆行，如重力、电磁或原子现象等很多现象在物理学原理上都是完全相容的，时间对它们来说几乎并不重要。

不过这部电影并未涉及上述类型的现象，而是着重于宏观过程，例如发射子弹或使公寓楼倒塌。

乌兰加认为，这部电影的基本前提是，某些物体的时间流逝方向可以颠倒，例如，向后移动的子弹或从撞击点出发的汽车。它们是普通物体的“逆版本”。

在现实世界中，根据热力学第二原理并以与时间的热力学箭头吻合的方式来看，诸如化学反应或爆炸之类的热力学过程会增加宇宙的熵，宇宙中的混乱无序会进一步增加。但是，在《信条》的虚构情节中，存在一个逆熵：一个反向的热力学箭头，最终导致完全的时间反演。按照这种逻辑，一个破碎的鸡蛋最终可能重新恢复完整。

乌兰加表示：“这个前提不能很好地发挥作用。”为什么这么说？热力学第二定律指出，熵在全局或净规模上总是增加而不是减少。熵总是增加，热力学箭头总是沿相同的方向前进：在室温下放置冰块时，水融化并扩散。当用球拍击打球时，一部分能量会随着热量的流失而消失，熵也会增加。

为什么会发生这种情况，而不是相反？首先，必须理解热力学第二定律或原理不是某种神秘的宇宙定律：它仅仅是概率的体现。

除此之外，乌兰加解释说，逆熵意味着更多问题。在自然世界中，各种过程会增加熵，因为它们会向环境释放热量：当子弹掉落（金属与空气的撞击和摩擦释放热量）或射中墙壁时，会散发烟和热，并留下一个同样发热的弹孔。

热量也会倒退吗？这将需要枪本身以及墙壁和空气同时发生逆转。因此，乌兰加认为，如果逆转的子弹不在与之接触的各种材料的陪伴下，它就无法进入逆流的时间。

但是，如果无序状态总是在加剧，为什么恒星会从氢或氦开始合成越来越重且有序的化学元素？为什么树木或母牛能够通过空气或消化食物中的疾病来创造秩序，使它们的细胞和蛋白质成形？答案还是在于热量。恒星和生物都在其内部创造秩序，但这样做的代价是向周围散发热量，从而加剧了全球范围的无序（也就是说，人类以不断释放热量为代价来增加并维持其赖以生存的秩序）。

那么，我们能记住未来吗？尽管所谓的“逆熵”理论不能很好地自圆其说，但《信条》中最有意思的元素可能是其中的主角也随着时间逆流，并与正向的事件共存。这可能与时间的心理箭头有关。

“问题在于：时间心理箭头的方向是否随着热力学箭头而反转？”乌兰加表示。他回忆说，在电影中，“我们体验到时光倒流，因为我们看到了距离我们越来越远的事件”。但在现实世界中，这个箭头总是向前移动：“从根本上说，它与记忆的形成息息相关。我们记得过去，而不是未来。”

乌兰加解释说：“诺兰说服我们反物体可以在时间中逆行的另一科学依据是惠勒-费曼理论。这是一种相对论性的超距作用理论，其中假定宇宙中有足够的吸收体，它是作为带电粒子发出的所有作用的收缩点，辐射阻尼就是这个理论的一个结论。因此，反转的子弹将是一颗“防弹”，朝着对子弹来说已经是“过去”的“未来”发射。

《信条》不仅直面量子力学的神秘行为，还违背了相对论。正如乌兰加所解释的那样，时间旅行违反了两个重要规则：没有任何东西可以比光速更快地旅行，并且正是由于这个原因，信息无法从未来传递到过去。就是说，不可能像诺兰电影所描述的那样，一支未来的代表正向时间的红队将重要信息传递给过去的一支代表逆向时间的蓝队。

乌兰加表示：“如果有某种方式可以以比光速更快的速度传输信息，那么未来可能会影响到以前发生的事情。”这将违反因果关系原则。

因果关系是与光速相关的概念，光速是信息传输的最大极限。“当发生可以将信息传输到其他区域的事件时，如果没有时间让光线从一个区域传播到另一个区域，则这些事件将被断开。”这是打破《信条》中带出的所谓“祖父悖论”的另一关键点。信息的速度必须快于光速，才能克服时间的流逝，并进一步发展到过去，在那里您可以遇到自己的祖父甚至罗马帝国。

如果存在宇宙箭头、热力学箭头和心理箭头，它们将走多远？时间什么时候用完？“据我们所知，宇宙将越来越快地膨胀，星系将逐渐稀释，一切将变得更冷、更空和更暗。星星将耗尽燃料，膨胀将永远不会结束。这就是所谓的‘大冻结’理论。”乌兰加表示。（编译/韩超）