《信条》剧照
近来影片圈最知名的风波，莫过分知名编剧克里斯托弗·诺兰的影片《信条》的公映了。小编在惊艳的音画疗效和虚幻的剧情设定中晕头转向，回头看见同学圈和各大社交平台上也是一片“脑细胞用尽”的哀号……
在你们“难道读书少就看不懂影片？”这种自我感慨的同时，小编拿着自己手中二刷的影片票，没有一丝丝的懦弱的情况下打算先给自己充充电。抱着要深入理解影片，感受编剧的思想情感的出发点。（虽然是和男子伴显摆我看明白了一点点……）经过了小小的文献督查与学者咨询。明天来给你们讲讲《信条》之中我们须要了解的科学知识。
一、熵增定理的世界，令人绝望的真理
影片中有一个贯彻一直的设定与理论基础。编剧将“熵”这一概念与时间相结合，设定了“熵增的方向与时间流逝的方向相同”这一指导思想。提及熵增定理，我们首先要了解一下热力学的三大定理。
热力学第一定理
热力学第一定理：能量守恒定理：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(假如一个系统与环境孤立，这么它的内能将不会发生变化。)能量既不能陡然形成，也不能陡然消失热力学第一定律，它只能从一种方式转化为另一种方式，或则从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总数不变。
能量守恒定理
在能量守恒定理提出之前，人类始终幻想着可以制造一种，不须要消耗任何能量却能源源不断对外做功的神奇机器。这些机器被称为“第一类永动机”随着热力学第一定理的提出，科学界也通过掷地有声的真理，庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。
热力学第二定理
热力学第二定理有几种不同的叙述方式：
热力学第二定理的熵叙述，也就是广为人知的熵增定理：孤立热力学系统的熵不降低，总是减小或则不变。拿来给出一个孤立系统的演变方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的态发展即不会显得有序。
“熵”这一概念最早在1865年由英国化学学家克劳修斯提出。物理及热力学中所指的熵，是一种检测在动力学方面不能做功的能量总量。熵亦被用于估算一个系统中的失序现象。浅显来说，熵指的是一个系统的混乱程度，熵值越大，系统越混乱。
熵增定理
1881年，法国的一位陆军底盘设计师设计了一种神奇的机械，该装置计划可以借助海水的热量将液氧气化，气态的氨推进机械的运转。当设计师满心欢喜的将机器样机制造下来时，却沮丧的发觉机器无法连续运转。虽然这个机器是人类历史上第一个成形的“第二类永动机”。由于气化后的液氨在没有高温热源存在的条件下难以重新液化，因此不能完成循环。热力学第二定理的提出同样从真理的角度，戳破了“第二类永动机”幻想的泡沫。
热力学第三定理
热力学第三定理也被称为绝对零度定理。绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或则绝对零度(T=0K即-273.15℃)不可达到。热力学第三定理的提出也在理论层面给与熵增定理最强有力的支撑。“熵”这一概念也被广泛的应用于自然科学的研究领域乃至百姓生活的方方面面。
绝对零度
热力学第零定理
在三大定理以后，人们发觉三大定理的存在并没有一个稳定的地基支撑。于是科学家为了稳固热力学三大定理，定义了热力学第零定理：假如两个热力学系统均与第三个热力学系统处于热平衡，这么它们也必将处于热平衡。也就是说热平衡是传递的。这一定理定义了“温度”的概念。
热力学第二定理也是熵增定理的基础。他也被称为任何化学定理的起点。好多科学家消极的说，熵增定理是让宇宙明确，让万物都绝望的终极定则。古往今来，你我在内的无数人都在思索着许多人生终极问题。宇宙的外边是哪些？我们为何不能发觉外星人？生命的意义又是哪些？万事万物的终极时刻是哪些样。回望这一切人类雷人的思索，可能这个“熵增定理”真的能解决人类的几乎所有疑惑。同时残酷的是，这个定理让人类平等，让万事万物处于同一地平线。从某种意义上来说，人类改建宇宙，征服万物的野心在这一定理下也会显得静寂。这也是最令人绝望的真理。
宇宙万物都遵守的定则
薛定谔说过：“人活着就是在对抗熵增定理，生命以负熵为生！”。也有学者说：“如果化学学只留下一条定理，我会选择熵增定理”。可见熵增定理的重要。他如同悬在人间的一把达摩克利斯剑，指导着万物奔向熵增的方向发展，最终就会迈向热寂。假如有三天月球毁灭了，我们如何能在一张名片上写下月球文明的全部精华，让其他文明晓得月球文明以前的存在？有学者回答道：我只须要写下三个公式，1+1=2展示物理文明，爱因斯坦的质能多项式以及熵的定义。
熵增定理包括所有生命与非生命的演进规律。你们有没有这样一种体验，办公桌倘若不拾掇都会越来越乱，充电线假如置于鞋子里都会乱作一团，笔记本倘若不清除垃圾文件会越来越卡，热气腾腾的拿铁会越来越凉。而放眼宇宙，包括太阳在内的所有星体还会自噬，最后宇宙归于热寂。
生活中的熵增定理
让我们再来回顾一下这个令人绝望的熵增定理：孤立系统中，假如没有外力做工，系统的总混乱度（熵）会不断减小。
拆解这条定理，我们发觉三个非常重要的关键点：一个孤立的系统、无外力做功、总混乱度。熵可以被看做一种不可借助的能量，不可逆而且会不断降低。从这儿就可以推理出刚刚所有问题的答案。星体必将湮没，生命必将消失。物体从有序渐渐显得混乱无序，这一定理，万物无一幸免。
二、克服熵增的力量，时间倒流的方向
通常情况下，封闭系统总熵总是降低。这么一个普遍的规律是，把熵增的方向定义为时间流逝的方向。也就是时间箭头。这些定义在理论上可以解释，类似于学校阶段学习过的向量映射，可以规定方向，并且数学含意尚不明确。须要进一步的论证。
这么，《信条》中时间倒流的设定。通过外界的努力，实现“熵减”从而做到时间倒流，这些假定可行么？
时间倒流
屋内尘土越来越多，飘散一地。使用吸尘器花费电能使尘土集聚到吸尘器的集尘盒中。熵值减少了。而且很其实，吸尘器并没有带我们回到那种热血传奇，三国分天下的明朝末年。确切来说，一个可以导致熵减的机器，不一定可以引起时间倒流。
在《信条》中，“逆向炮弹”被看成了时间倒流的独立个体，而周围的所有景物的时间指向熵增的顺水方向。这儿引用科学家的一个猜测：引用相对论中，在平坦的时间和空间内，每一个时空点都有上下两个光锥，上方的光锥，时间指向未来；下方的光锥，时间指向过去。而在引力的作用下，时空不再平坦，光锥发生倒转，时间线闭合产生一个圈圈。这时侯，我们就可以回到过去了。
而倘若将熵定义为时间箭头，就要赋于熵一个靠谱的数学意义。2010年科学家提出“熵力”的概念，熵降低的方向被定义为引力的方向。这儿的引力不仅仅是一个单纯的互相斥力。把这个“熵力”假想成熵的互相作用。假想两个物体之间有一个熵的分界线，随着距离的降低，引力降低，分界线处熵值降低。两个物体的熵值则一个降低的同时，另一个由于互相作用必然减小。而系统总熵降低，当距离无限小时，熵减的模型就有存在的可能性。这样在熵减少的物体表面，也就存在着时间倒流。
影片中时空旋转门下来的人是逆着时间运动的。《信条》中设定为反物质。那反物质有哪些科学基础呢？通常来说，原子中质子是带正电荷的，电子是带负电荷的，熵增方向是粒子的发展方向。而反物质带有着相反的极性电荷，电荷的互相作用致使反粒子具有熵减的可能。通常来说这些自发趋势熵减的粒子，具有逆着时间运行的趋势。这些时空倒流的粒子也是反物质假说中的反粒子。当正反粒子互相对撞，类似于高能粒子对撞形成的巨大能量足以捣毁一切。所以影片中穿梭旋转门的人穿上了厚厚的防护服，来分担粒子对撞能量所形成的爆燃冲击波。
《信条》剧照
作为一个悬疑连续剧，借助熵增定理和时间箭头来给我们上演了一个时间倒流的魔幻戏码，在感慨编剧脑洞大开，剧情天马行空，超人想像力的同时，我们回头瞧瞧所有的推测。所有影片中关于时间倒流的猜测，都在熵增定理上倏然而止。这个令万事万物绝望的铁律，束缚着沧海星尘的发展与运行。并且，值得幸好的是，这一铁律囚禁不住编剧的天马行空，致使我们可以看见如此脑洞大开的悬疑作品，同时这一铁律囚禁不住每一个追梦人改变时间，抵抗熵增的决心与野心。就是由于这份不服输不认输，让我们人类社会的发展进步升华。
三、对抗铁律，做自己的“麦克斯韦妖”
要想克服熵增，实现熵减，就一定要开支能量，付出极其大的代价。夏季将室外的热量带走，须要花费让无数家庭心碎的金钱就能换来的巨量电能；想在每晚晚上顶着清脆的闹铃早起盥洗去下班，就要克服巨大的早起气来面对现实的冰凉和无情。虽然大多数人，都处于极其的“熵增”状态，生活也都是一地鸡毛。虽然我们长大成人的那一刻起，世界就越来越无序。
世界是残酷的，并且人是具有主观能动性的。我们每晚的工作的努力热力学第一定律，莫非不也是一种很伟大的熵减运动么？每晚给自己拟定记得小目标，一件一件的完成，哪怕中途来了许多麻烦的事，我们也是安排时间，一个一个解决他。我们每一个人都是一个制造“熵减”的“机器”，为这个世界的熵增提供微不足道并且却饱含意义的一点阻力。可能这一点阻力的实现，过程非常冗长，体验非常苦闷。不过有时侯想一想，我们的努力实现了世界的“熵减”，让宇宙的战败延后了一点点呢，是不是认为，我们的努力显得意义非凡，神圣伟大和好多？
生命以负（chi）熵（fan）为生。而我们怎么做就能让熵减实现呢？我们回到熵增定理的定义中：当有外力对封闭系统做功时，熵可能会降低；当封闭系统减小时，熵值也可能降低。这么我们努力熵（zhuan）减（qian）的基本技巧就是：努力开放系统，努力做对抗熵增的功。可能这个过程必将是苦闷的过程。例如说我们换了一个新的工作环境，必然会手足无措，恐惧不安。并且，这也是一个扩大封闭系统的过程。这个过程一定会造成一个熵减的趋势。我们要在新的环境中努力工作，积极学习，拓展人脉。这种努力都是在给属于你的封闭系统中做熵减的功。
动物长出翅膀，对抗熵增
熵减的过程，在物理上是一个非线性的过程。浅显的来说，一开始一个微小的努力可能难以引起哪些显著的进步，并且少于积累，量变弄成质变，渐渐的你会发觉，一个微小的努力总有三天会导致指数级别的进步。其实你如今做的好多事情，对于你的生活和学习都没有显著的疗效，并且别沮丧，只要你保持熵减的趋势，总有三天你会迎来属于你自己的开挂人生。
回首自然界，由于有了生命的存在，自然界的熵增过程才有可能发生减弱。尤其在人类这些高智能生物出现以后。提升系统的智能化也是实现熵减的优秀渠道。可以说，宇宙的总熵还是几乎不被影响的降低的，而且假如出现智能生命有熵减的趋势，他周围的环境必然出现大幅的熵增。所以，生命就要不断的进化，优胜劣汰适者生存。鸟儿进化出翱翔的翅膀，兔子进化出厚厚的盔甲。她们的进化也是在用自己的熵减对抗着环境的熵增。生命的进化史，也是对抗熵增的泣血史，同样是自然选择，适者生存的发展史，缔造的月球的生物多样性，建立了丰富多彩的大千世界。
小到个人，大到宇宙，没有人可以躲过熵增定理。我们的宇宙由于几乎不可能出现外界的能量输入，所以总有三天，宇宙会一片静寂。并且人类文明的出现实现了熵增趋势的大缓解。在太阳熄灭之前，我们可以在科技发展的背景下实现星际移民。大胆猜测一下，美国化学学家弗里曼·戴森以前提出一种“戴森球”系统。通过巨大的“戴森球”将星体系彻底包裹，将星体的所有热量锁定在圆球内，能量会被星体中的文明无限借助。
麦克斯韦妖
这儿，我们引用数学界的四大神兽之一——麦克斯韦妖。化学学中，假想的能侦测并控制单个分子运动的“类人妖”或功能相同的机制，是1871年由德国化学学家麦克斯韦为了说明违背热力学第二定理的可能性而构想的。麦克斯韦构想了一个无影无形的精灵(麦克斯韦妖)，它处在一个袋子中的一道闸门边，它容许速率快的微粒通过闸门抵达袋子的一边，而不容许速率慢的微粒通过闸门抵达袋子的另一边。这样，一段时间后，袋子两侧形成温差。这个妖怪其实不能自发形成，并且我们人类早就有能力构建一个须要消耗能量的小妖精来实现熵减过程。虽然，我们每位人都是自己小世界的小妖精，每晚努力一点点让自己的小世界显得有序一下，也是人生的意义呀。
再回头看一看《信条》这部烧脑的影片，可能也显得稍为浅显易懂一些。熵增定理难以改变，世界变化的趋势不可逆转，我们每位人也都是皑皑宇宙中被顺流实行的一叶孤舟。并且换个角度来讲，我们的小小努力就会成为引领世界进步的一份力量。所以我们要始终加油鸭！