时间倒流、子弹逆转，诺兰的《信条》是怎么自圆其说的？

9月4日，诺兰的新片《信条》终于上映了!这部电影讲述了在整个世界危在旦夕之际，主角利用“时间扭转”，成功粉碎了反派的阴谋，拯救了世界。

没错，又是典型的好莱坞大片套路，个人拯救全世界。套路虽老，这部电影让人称赞的地方，除了诺兰“飞机撞大楼”的一贯实拍操作，其故事叙述方式和涉及的概念更让人着迷。

许多观众在观影之后，纷纷感叹“太烧脑”、“没看懂”。其实，影片的设定比较简单，剪辑手法也没有大卫·林奇的《穆赫兰道》一样故弄玄虚。

诺兰对观众一直都相当照顾，之前的作品如《盗梦空间》、《星际穿越》等，剪辑手法都相当朴实，这次的新片《信条》更是将其中时间逆转的片段播放了两次，真正让人难以理解的其实是其中的概念和设定。

熵，逆转时间的热力学概念

影片中主角为了拯救世界，也为了顺便拯救女主角(如果有女主角的话)，多次逆转时间，而时间的逆转，就是通过熵实现的。

熵，英文写作Entropy，源自希腊语，由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出，最初是用来描述“能量退化”的物质状态参数之一，是一个同能量转换相关的热力学广延量，在热力学中有广泛的应用。

有意思的是，“熵”这个字在《康熙字典》中并未查见，因此可以肯定是近代才出现的。1923年一名叫做鲁道夫·普兰克(Rudolf Plank )的德国热学教授访华讲学时，胡刚复教授创造性地将“Entropy”译做“熵”。这一译法应该是借用了汉字“墒”(有台阶、靶心之意)的字形，又因这一概念属于热力学，采用“火”代替了“土”。

上面的定义还是让人很难理解熵，没关系，我们从热力学第二定律切入。

热力学第二定律认为，在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移。这一表述很好理解，将烧热的铁块与冰冷的体块紧贴放置在一起，那么热量就会从热铁块传向冰铁块，最终前者降温，后者升温。

物体都是由体积更小的分子构成的，上述热量的传递过程其实就是分子的无规则运动过程。分子由规则到不规则，其实就是变得混乱，而熵就是用来描叙这种混乱程度的。

越有序的东西，熵越小;越无序的东西，熵越大。比如冰块由于被冻住了，其内部分子结构排列有序，其熵就小;一杯水由于内部分子无须流动，位置并不固定，所以熵就大。

既然熵是用来描述程度的，那么就有增加和减少的变化，分别称作熵增和熵减。

假设某间屋子中共有20间物品(相当于分子)：衣柜、镜子、电视、相框......我们将每件物品排放到特定位置，达到我们所定义的“整洁”的程度。这时，这间屋子的熵就低，因为每件物品的位置都是有序的。如果我们稍微移动画框，那么整个屋子的熵就增加了。

可以看出，所有物品全部摆放整齐，也就是达到“整洁”的程度只有一种情况，相比之下，“无序”的情况则有许多种。

将这件屋子看作整个宇宙，各个星体看作是其中的物品，我们会发现，这种“无序”状态发生的概率越来越大，“整洁”的概率越来越小，因此自然界的发展方向总是从有序状态向无序状态发展。可以说，熵增是事物发展的规律，这一发展过程是正向线性的。

时间也是一种正向线性的变化。线性的变化难以捉摸，因此人类只能制作历法和钟表记录时间。“历史上的今天”这种说法是不存在的，因为过去的时间点和现在的时间点并不对称，只是时间线性上的两个节点而已。

从上面我们可以看出，熵与时间都是正向且单向的变化，熵随自然界发展的时间越来越大。那么熵的增减和时间有什么关系呢？

举一个例子，假设一棵1米高的树的熵值为1，经过1年，长到了2米高，成长过程中，分子增多，无序状态增加，熵值也就增加，我们假设此时熵为2。可以看出，熵值由1增加到2耗费了1年的时间，如果我们此时想要熵值恢复到1，那么必须让这棵树回到1年前的状态，也就是高度回到1米，此时，只有使间倒流才能做到这点。

注意，人为砍掉1米是不能让熵减少到1的，因为砍伐过程需要做工，而做工会使熵值增加。

从上面的例子我们可以总结出：熵增加，时间必然向前；熵减少，时间必然后退。

诺兰在影片的制作说明中也曾说：“每条物理定律都是对称的，他们在时间向前和向后流逝的情况下是完全相同的，但熵除外。”

根据时间和熵的这种关系，虽然时间难以捉摸，但是熵值却是实实在在可以度衡的，那么只要实现熵减，时间就可以倒流，回到过去!这就是诺兰在《信条》中逆转时间的原理。

因此，诺兰才会说：“如果你能逆转一个物体的熵流，你就能逆转这个物体的时间流，所以这个故事是基于可靠的物理学原理的。”

不过，在电影中导演并没有详细说明未来的科学家是如何实现了熵减从而使时光倒流，一是不用说，因为这部影片的定位并不是科幻片，只是借用物理概念讲述了一个个人英雄拯救世界的老套故事;二是不敢说，这个问题连科学家都还没搞明白，一说就露馅。

外祖母悖论 难以解决又无法避免的逻辑问题

外祖母悖论，也称祖父悖论，最早在1929年就见诸书面。1931年，美国科幻杂志《神奇故事》(Amazing Stories)将其描述为“通过杀死祖父母来防止生育的古老论点。”

悖论情形如下：假如你回到过去，在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死，但此举动会产生一矛盾的情况：杀了祖父母，那么父亲就不会出生，没有父亲也不会有你，那么是谁杀了祖父母呢? 或者又说，既然你能存在并去刺杀，那么祖父母没有因你而死，那你何以杀死祖父母?

为了解决这一悖论，物理学家提出了平行宇宙的概念。即世界是由无数个平行宇宙组成的，当本宇宙的某人回到过去杀祖父母时，此人杀死的其实是平行宇宙的祖父母(这个平行宇宙可以是预先存在的或者因为穿越而创造的)，受此影响消失不存在的其实是平行宇宙的人，而本宇宙的此人则平安无事。

平行宇宙的理论来自量子力学中的“多世界理论”，该理论认为，对于每一个似乎随机的事件来说，只要它的可能性不是零，它所有可能的情形都会在不同的平行世界中发生，造成历史的分支。

我们可以用美国诗人罗伯特·弗罗斯特的诗《未选择的路》来理解这个理论。当诗人选择了岔路中的任意一条时，平行宇宙随即产生，在此平行宇宙中诗人选择了另一条路。

但是，祖母悖论是时间旅行中的问题，而平行宇宙则与此没有关系。即便回到了平行宇宙中的过去实施刺杀并返回现在，但本宇宙中的时间线并没有被更改，祖母悖论也就没有发生，因此，用平行宇宙理论解释祖母悖论难以接受。

有学者认为，由于时间是线性向前的，其前进的方向只有向前。因此过去发生的已经发生了，无法更改。如果某人决意要回到过去妄图改变历史，就会发生各种看似偶然实则必然的事件阻止这个人的改变行为，这一观点被称作“香蕉皮机制”。

这一机制在《终结者》系列电影中表现的淋漓尽致。反派机器人采取各种手段刺杀女主角，但后者每次都能在正派机器人的保护下化险为夷。这种结果既是偶然也是必然，因为未来的人类领袖已经存在，所以作为女主角的母亲必然不会死亡，保护行动也就必然会成功。

在《信条》中，为了防止这一悖论造成逻辑漏洞，导演创造了一个时间闭环，在这个闭环上，任何两点都可以视对方为未来。为了形成这个闭环，导演安排了尼尔(罗伯特·帕丁森饰)这个角色。

从尼尔与男主的多次交谈中我们可以看出，尼尔对整个事件相当清楚，也是他在一步步引导男主完成拯救世界的任务(这个任务只有男主能完成)。男主在经历了整个事件以后，明白了自己的使命就是拯救世界，于是，他在未来找到尼尔，让尼尔引导过去的自己完成拯救，闭环就此形成。

那么，为什么主角不亲自回到过去告诉自己真相呢?这就牵涉到本片涉及的第三个概念——反物质。

反物质，能量超越核能的存在

影片中诺兰借配角之口，阐述了本片的第三个设定，即正向时间的人不能与逆向时间的自己接触，否则就会湮灭。

这个设定其实是借用了正物质和反物质的概念。反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量。据估计，五千万分之一克反物质与正物质湮灭能够释放360万焦耳的能量，可使重达100公斤的物体移动3.6公里!

正反物质一遇即灭的概念不难理解，在实现生活中，如果我们直接用导线连接电池的正负极，使得正负电荷直接相遇，那么就会使电池短路，产生大电流和很大的热量。

反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在1928年预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反。

到目前为止，已经发现了300多种基本粒子，这些基本粒子都是正反成对存在的。

反粒子与所对应的正粒子在质量、自旋、平均寿命和磁矩大小都相同;如果带电。两者所带电量相等而符号相反。磁矩和自旋的取向关系也相反。反粒子与所对应的粒子相遇就发生湮灭而转变为别的粒子。

反物质在现实中很难被探测到。人类目前已经成功地在实验室中制造出了反物质，但是付出的成本非常高，大型强子对撞机要对撞1千年才能够对撞出一微克反物质。不仅难以制造，反物质还很难保存，基本上立即就会湮灭，1995年人类第一次制造出来的反氢原子只存在了几微妙。即便到了2010年，科学家也只能使反物质存在约0.17秒。

现在普遍认为，宇宙爆炸之初的正反物质是一样多的，理论上现在二者应该也是均等的。但是，人类现在在宇宙中却难以发现反物质的存在。

2011年，科学家终于取得了进展，首次在地球周围空间探测到一种反物质带。这一发现也表明，使用磁场确实可以俘获反物质，这对于实验室保存反物质的意义重大。

反物质的运用对人类的意义也十分重大。目前其典型应用就是正电子发射计算机断层成像(Positron Emission Tomography，PET)，临床上广泛应用于肿瘤早期诊断及全身微小病灶发现。PET的成像原理是利用放射性同位素(如F-18)衰变产生正电子，检测正负电子碰撞湮灭时产生的光子。

由于单纯的PET成像只有光点，不方便判断病情，实际使用中通常与CT结合，对结果进行图像融合，也就是PET-CT。这一监测手段具有发现早、安全和准确等优点。不过，它的缺点也很明显——贵。

除了用于医学，反物质也能用作燃料。美国宇航局先进理念研究所目前正资助一个研究小组，用于发展使用防范物质作为燃料的太空船。据估计，使飞船飞到火星只需要几十毫克的反物质。