倒帶看電影「天能」

 「天能」是「全面啟動」和「星際效應」導演諾蘭（Christopher Nolan）的最新驚悚科幻電影，

他再次對時間提出了獨特的見解, 但是電影中有用到哪些物理？

下面的討論可能會爆雷,建議還未觀賞的朋友先看完電院後再看這篇文章,以免失去電影的樂趣。

                                              圖片截自網路預告片

什麼是熵？

早在19世紀

工程師們總是擔心蒸汽機的效率。

火應該有多熱？

應該在蒸汽機中煮些什麼物質？應該是水嗎？還是應該其他？

這些是深刻的問題，而這些問題中就產生了熱力學。

物理學家稱之為熵。

熵最簡單地定義是混亂的程度。越混論，熵就越高。越有秩序,，熵就越低。

並且隨著時間的推移，宇宙不斷變得越來越混亂。

物理學家亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington）則創造了頗具詩意的“ 時間之箭”。

封閉系統的熵只會隨時間增加，而不會減少。

想想你把牛奶加到黑咖啡了,過了一段時間，牛奶會慢慢散開到黑咖啡各處,但你等很久的時間卻很難看到牛奶跟咖啡完全分開。

因熵總是增加以致很難有這種情況發生。

馬克士威妖是馬克士威假想存在著一種理想模型。

馬克士威設想了一個容器被分為裝有氣體的兩部分A、B。

馬克士威妖看守中間「小門」，並觀察分子運動速度，使運動較快的分子向Ａ流動，較慢的分子向Ｂ流動。

經過充分長的時間，兩部分分子運動的平均速度(即溫度)產生越來越大差距。

可以得到這一過程是逆熵過程，而馬克士威妖的存在使這一過程成為自發過程，這是明顯有悖於熱力學第二定律。

最為有名的回應之一是由利奧·西拉德於1929年提出。

西拉德指出如果馬克士威妖真正存在，那麼它觀察分子速度及獲取資訊的過程必然產生額外的能量消耗， 產生熵。

例如，冰箱是一種設備，你可以在其中降低熵，以使物體變涼

當物體變冷時，它們的熵變較小。

當加熱它時，熵增加

因此，我們知道很可能擁有逆熵的設備。

但這並不意味著冰箱裡的時間會倒流。

當我將食物放入冰箱時，它不會每天都變得越來越新鮮。

但是，絕對有可能擁有一種可以降低物體熵的設備。

對於大多數物理定律，都有時間對稱性。

費曼在「物理之美」一書提到, 不管是重力,電磁力,核力的物理定律都是對稱的

在物理, 除了熵, 過去跟未來並沒有什麼太大差別

任何可以向前移動的東西，你都可以讓它向後移動。

熵是我們經歷的事物，因此我們將熵與體驗時間的方式聯繫在一起。

總體而言，熵總是增加而不是減小。

諾貝爾物理學家薛丁格在1944年著名的《生命是什麼？》一書中提到，生命靠著攝取負熵來減少或保持它的熵。但在第6章，對負熵這個術語解釋他的用法：

讓我先說幾句，如果我只顧及物理學家，那我應該把討論轉向以自由能來代替，它是在此文中更相似的觀點。但這個專業術語字面上似乎很接近能量，使普通讀者誤會其間的差別。

這被認為是生命形式與其它物質組織的區分。該書更讓後人發現DNA。

想像一個替代世界，在該世界中，熵始終會降低，而一切移動都將與這世界相反。

替代世界中的人們將以另一種方式生活。

旋轉門做什麼？

20世紀初期，發現了一種叫做反物質的東西

關於人和物體時間倒轉的中心思想是基於物理學家理查德·費曼和約翰·惠勒的理論。

尼爾提到費曼和惠勒的想法，

即正電子可以是隨時間向後移動的電子。

電子是具有負電荷的粒子，正電子是與電子具有相同質量且電荷相反的反粒子。

還有其他類型的反粒子，例如反中子和反質子。這些反粒子統稱為反物質。

正電子可以在宇宙射線等自然現像中找到，

也可以在大型強子對撞機等粒子加速器中產生。

從結構上講，它們是電子的鏡像，

費曼·惠勒（FEYNMAN-WHEELER）理論認為，如果能夠迫使時間箭頭向後移動以獲取電子，則它看起來就像是正電子。

向後移動可以與過去的自我共存，甚至與自身碰撞。

天能使用了時間戰爭的思想，並使用了機器，使人們可以及時改變時間方向，就像費恩曼和惠勒的模型一樣。

這在自由港場景的前後版本中尤其明顯，

主角與一個神秘的倒轉人戰鬥，後來才知道是倒轉的自己。

在兩次打鬥場景時，天能改變了我們對所見事物的理解。

第一次，觀眾認為主角和他戰鬥的人是兩個不同的人。

第二次，我們意識到我們正在看到同一個人處於不同的存在狀態。

這就是費曼和惠勒提出的：我們認為粒子和反粒子實際上可能是同一粒子在時間上向前和向後移動。

讓我解釋一下

1928年，保羅·狄拉克（Paul Dirac）提出了一個新的優雅方程，來描述像電子這樣的粒子在接近光速時如何表現

令人驚訝的是狄拉克發現他的方程總是有兩個解，正整數的平方根總是有兩個答案

直接認識到一種溶液描述了電子，而另一種描述了

這是一個謎，他首先將其視為數學假象

後來他說，花了三年時間折磨他才能鼓起勇氣

聲稱這套其他解決方案是在描述真實的事物

作為第一種解決方案的反物質描述了一個電子，而第二種描述了一種反電子

反電子與電子具有相同的質量和自旋，

但由於電子帶負電荷，它現在將具有相反的電荷

反電子會帶正電荷，這就是為什麼我們也稱它為正電子

狄拉克方程式對所有粒子都適用

夸克具有反夸克，就像夸克可以構成質子一樣，反夸克可以構成反質子和反質子

反電子x'可以使反原子等等

如果被證明是正確的，狄拉克的理論是一項了不起的成就，它將使世界上已知粒子的數量增加一倍

僅僅四年後的1932年，卡爾·安德森（Carl Anderson）發現了正電子

他的測量結果表明它具有相同的電子質量

天能中的旋轉柵的作用不是使人體中的每個粒子單獨反轉。

如果他們這樣做，主角將被轉變為反物質，一旦與外界接觸，他就會爆炸。

物質和反物質的碰撞導致兩個粒子（例如電子和正電子）的破壞和能量的釋放。

我們只在原子層面上看到過這種情況《天使與魔鬼》，其中一顆僅包含八分之一克反物質的炸彈具有足夠的火力炸毀梵蒂岡。

如果像主角這樣的200磅重的人被轉變為反物質，。 

主角倒轉後走到外面時，主角並不會爆炸，可以肯定地說，旋轉門不會產生反物質。

看起來他們實際上所做的是做了一種膠囊的封閉系統，一個人的身體繼續經歷正常的熵，

但是他們能夠在膠囊內隨著時間的推移而向後移動。

可以將它想像成創建一個主角大小的世界，其中時間流向與正常世界相反的方向。

如果主角經歷了一次旋轉閘門並保持了很長一段時間的顛倒狀態，

從正常的角度來看，他將變得年輕，奇蹟般地違背了熱力學第二定律。

但是，在他的封閉系統中，他會正常衰老。

主角必須得到一個倒氧氣罐，裡面裝有逆空氣，以便他呼吸，

因為他不可能呼吸倒轉時間裡的空氣。

旋轉柵門的入口和出口位於不同的位置也很重要，

因為如果它們在同一位置，則進入旋轉柵門的人會與自己倒轉的自我碰撞，從而使旋轉門變得混亂。

但是，如果你不是在宇宙內部創建一個封閉的系統，而是在顛倒整個宇宙的時間和熵流，該怎麼辦？

這就是天能的世界末日武器出現的地方。

主角第一次穿過旋轉柵門時，被警告不要與前進的對手接觸，

因為像電子和正電子碰撞一樣，兩者接觸會導致物質毀滅並變成光能量。

這像是科學的類比

如果主角的身體是反物質，那麼如果他觸碰了前進的自己，他的確會殲滅，

但如果觸碰任何其他東西，他也會毀滅。