如果你到電影院看克里斯多福 諾蘭(Christopher Nolan)的最新大片《信條》(Tenet),那麼你很可能會被這些問題所困擾。有可能回到過去嗎?如果可以的話,你需要氧氣面罩來呼吸嗎?熵到底是什麼——到底怎麼才能逆轉它呢?
諾蘭出品,必是精品!諾蘭的電影都建立在極其複雜的思想基礎上,以華麗而受歡迎的電影製作而聞名——比如《盜夢空間》(Inception,夢想和哲學懷疑主義)和《星際穿越》(Interstellar,太空旅行和黑洞)。同時諾蘭的電影也展現了現代物理學中最令人頭疼的問題之一:時間旅行,當然,Tenet也不例外。
這部電影讓我們想像,在某個不確定的未來,科學家們已經發現了如何通過「逆轉熵」來逆轉時間。通過精心設計的「旋轉門」來觸發了這一過程,就像是機場安檢中使用的全身掃描儀,從一邊走進去,門繞著你旋轉,然後你從另一邊向後走,這意味著你新的旅行方向。
在過去,專家們發現諾蘭處理素材的精確性讓人讚嘆不已,但對於信條來說,情況會是這樣嗎?從康乃狄克大學的理論物理學家和名譽教授羅恩·馬利特的採訪中,找到了答案。
熵是什麼?最簡單的解釋就是當一個事件從一個不太可能的狀態變成一個更可能的狀態時,熵就會增加。如果你把冰放在室溫下,冰就會融化,冰會融化成水。那麼,融化(這個過程)就是熵。
你可以將它逆轉嗎?當然,我可以在局部水平上逆轉熵。讓我們回到冰塊的例子:我可以在這個系統上做功——我們稱之為冰箱——然後取回融化的那塊冰塊,這是反熵。
這部電影告訴我們,逆熵可以讓你在時間裡旅行。明白了嗎?熵與時間的方向有關:如果你在播放一部電影,你看到有人把桌子上的杯子碰掉了,杯子掉在地上摔碎了,然後你立即知道哪個方向發生的時間。隨著時間的推移,事物從不太可能變為更可能的狀態。
但是你必須小心,因為熵給了我們時間的概念,但是熵的反轉並不一定意味著時間的反轉。還記得我的冰塊嗎?我可以逆轉熵,但我真的回到了過去嗎?假設逆轉熵確實能實現時間旅行,在電影中,穿越時空的人物必須戴上氧氣面罩,因為在他們顛倒的狀態下,他們的肺不能處理逆轉後的正常空氣。
顯然「逆熵時間旅行」的方法存在一些問題。但時間旅行在理論上可行嗎?
是的!諾蘭的電影《星際穿越》(Interstellar)就很好地處理了這個問題,它基於愛因斯坦的廣義相對論(general theory of relativity),允許穿越到過去和未來。時間和空間是相關的——如果我們彎曲空間,我們也彎曲時間。這就是為什麼在《星際穿越》中,旋轉的黑洞也會導致時間扭曲。
一種簡單的想像方式是我們所有人都沿著一條時間軸從過去到現在再到未來。假設你拿著一張紙,在上面畫一條線,在這條線的底部,你畫上過去,在這條線的中間,你畫上今天,在這條線的頂部,你畫上明天。時間軸是嵌在空間裡的——那是一張紙條。
現在想像一下,我拿著那張紙,把它做成一個圈,把線的頂部和底部連接起來。現在我們從過去開始,沿著這條線繼續到現在,然後到未來——但我已經在這條線外做了一個循環,所以我可以從未來到哪裡?過去。我們實際上可以製造時間的循環,讓我們可以向前和向後旅行。
在電影中,羅伯特·帕丁森飾演的角色解釋說,時間旅行的概念問題之一是「祖父悖論」。我更喜歡溫和一點的說法:如果你回到過去阻止你的祖父母見面,會發生什麼?那麼他們不會有你的父母,你的父母也沒有你,那麼你是如何出生並能夠回到過去的?這是一個合理的悖論,廣義相對論並沒有解決它。
但現在你必須轉向現代物理學的另一個主要支柱:量子理論。量子為我們提供了一條出路。假設今晚你去一家餐館菜單上有A和B項。當你選擇B項的時候,宇宙中就有了真正的分裂。現在有一個完全不同的平行世界,你選擇了選項A。
在這裡,兩個版本的你並不了解對方,但他們都是真實的,他們都繼續過著自己的生活,作為那個選擇的結果。這就是我們所謂的量子物理學的平行宇宙解釋,如果我們把它應用到時間旅行中,它就解決了祖父悖論。
在你回到過去的那一刻,你確實出現了分裂:你到達的過去並不是你來自的過去。在一個平行的宇宙中,你可以阻止你的祖父母見面,因為你不是從那裡來的,你會發現你自己在一個非常奇怪的宇宙中,你沒有出生。
在《信條》中,一些角色在穿越時空的過程中遇到了過去的自己,這有可能嗎?
是,但這將是一個不同版本的自己。他們可能有相同的經歷,但他們的年輕版本現在遇到了和他們長得一模一樣的人,所以從那一刻起,他們可能會有一套完全不同的經歷。這就是所謂的蝴蝶效應——你對過去所做的任何改變都會創造出一個完全不同的未來版本。