想要看懂《信条》，演反间时懂先得你

想要看懂《信条》，演反间时懂先得你称骨算命表 这几天，小编的朋友圈和各类社交平台都被一部“爆炒脑花”影片的观后感刷屏 “看了一天的分析解说依然懵逼的我选择放弃，算了是我不配” “情节让我怀疑自己是不是学物理的” “开心地

这几天，小编的朋友圈和各类社交平台都被一部“爆炒脑花”影片的观后感刷屏

“看了一天的分析解说依然懵逼的我选择放弃，算了是我不配”

“情节让我怀疑自己是不是学物理的”

“开心地进去，懵逼地出来”

“看了个寂寞”

这些评论让买好票但还没去看的小编感到一丝丝恐慌

为了不在同去看电影的朋友面前露怯，小编求助一位从电影院出来、刚刚失去脑花的同学，希望他能在不剧透的前提下为我讲解疑难知识点。

然后他露出蜜汁笑容：“剧透也没关系的， 反正你第一遍肯定看不懂。”

真的吗？真的有这么烧脑吗？

受到惊吓的小编忐忑地走进电影院，经历了两个半小时的头脑风暴之后，对比满脸问号的友人，作为一个日常和 时间反演打交道的专（ wu）业（li）人（cai）士（ji），小编露出了自信的微笑。为了让大家不仅去感受，更要试图理解这部电影，小编决定效仿片中的科学家，从 热力学第二定律开始说起。

01

热力学第二定律

热力学第二定律有许多不同的表述，比如最经典的 开尔文表述和 克劳修斯表述。

开尔文表述

不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不产生其他影响

克劳修斯表述

不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响

除此之外还有 普朗克表述和 喀喇西奥多里表述等等，但不论表述形式如何，它们的本质都是相同的： 揭示自然界中所存在的不可逆过程。例如开尔文表述所要表达的就是“热”和“功”之间转化的 不可逆性：在不产生其他影响的情况下，功可以完全转化成热，但是热不能完全转化成功。而克劳修斯则更为直接地表述了不可逆过程（热传导）中的 方向性。对方向性的理解是： 它不仅不能反向重演正向过程，也无法完全恢复原状而不留下任何影响。举个通俗易懂的例子，回家后，你的房间在几天之内变得杂乱无章就是个不可逆过程，不会有家养小精灵听见你的祈求帮你把房间整理干净，如果想恢复原状，要么自己动手整理，要么被妈妈骂一顿后动手整理（雾

概括来说，热力学第一定律告诉我们热现象过程必须满足能量守恒，热力学第二定律则指明了这些 热现象过程是具有方向性的不可逆过程。

为了判断某一过程是否可逆，以及为不可逆过程的方向提供判断的标准，“天选之子”——态函数 熵诞生了。

02

"熵"的提出

“熵”的概念要追溯到几个世纪以前，那时人们发现燃烧反应所放出的能量中总有一部分 由于耗散和损失、无法转化为有用功。早期由英国人 萨维利、 纽可门分别于1698年和1712年各自独立发明的蒸汽机，以及1769年法国人 居纽制造的世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车效率都很低下，只能 将不到2%的输入能量转化为有用功输出。在后来的两个世纪中，物理学家一直在研究能量损失的原因。在1850年代初期， 鲁道夫·克劳修斯提出了热力学系统的概念，发展了关于能量损失的理论，并在提出了 热力学第二定律后不久，首次从宏观上提出了 "熵"( Entropy)的概念。

克劳修斯的“熵”是从 经典热力学的角度定义的，此时不考虑处于 热力学平衡态的体系的微观细节，熵是描述整个体系的 态函数，由一些 状态变量（ 几何变量：体积、表面积、长度； 力学变量：压强、表面张力等； 电磁变量：电场强度、磁场强度等； 化学变量：组元的摩尔数）确定。我们现在可以跟着克劳修斯的足迹，从 卡诺定理出发引入态函数“熵”。

卡诺定理

所有工作于两个一定温度之间的热机的效率，不能大于工作于同样两个温度之间的可逆卡诺热机的效率

即

Q 1 是热机从温度为 T 1 的高温热源 吸收的热量， Q 2 是热机向温度为 T 2 的热源 放出的热量，η是热机的 效率。其中=适用于 可逆热机，≠适用于 不可逆热机。如果把传递给热机的热量规定为正，热机放出的热量规定为负，上式可以写成

将这个式子推广，可以得到 克劳修斯不等式

由可逆过程环路积分为零，我们可以定义一个态函数的全分量dQ/T=dS，这个态函数S就是 熵，结合不可逆过程我们易得

我们可以看到，系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中增加。这就是著名的 熵增加原理。它还可以表述为： 孤立系的熵永不减少。孤立系指的是 绝热、且 没有外界做功的系统。但是这并不意味着系统的熵永不减少，如果不加上绝热或者孤立的条件，比如挨了一顿批以后的你做功把房间整理好，那么房间的 熵也会减少。

在1870年，波尔兹曼通过分析体系中微观组分的统计行为、发展了熵在 统计学上的定义。与此相关的一个著名关系式是 波尔兹曼关系（值得一提的是，这个表达形式是由 普朗克得出，而非波尔兹曼本人）

K是波尔兹曼常数，W是某个分布对应的系统量子态数。这个关系式将 热力学几率和熵联系起来，并给出我们所熟知的熵的统计解释： 熵代表体系的混乱度（或无序度）;热力学几率越大，也即相应的微观状态数越多，代表系统越混乱。

03

时间反演

说到时间反演，常常被提到的一个例子就是 电影的倒放，就好像《信条》预告片中射出的子弹以相反的动量沿着原轨迹回到枪膛。

在 经典力学的框架下， 保守力场中的 时间反演——或者说运动的逆转——是可实现的。假设一个粒子在保守力场中沿着一条确定的轨迹运动，运动方程为

假设 r 1 (0) 和p 1 (0) 是粒子在时刻t=0的 位置和所具备的 动量，我们在相同的时刻让初始条件为 r 2 (0)=r 1 (0) 和p 2 (0)=-p 1 (0) 的相同粒子开始运动，可以看到，运动方程允许这个粒子沿着前一个粒子的轨迹 逆向运动，在 t=t 2 时刻，第二个粒子回到了第一个粒子在 t=-t 2 时刻所处的位置，但是二者的动量方向是相反的。

来源：参考文献[3]

这也就是说，如果在 时间逆转（t→-t）的情况下，粒子所遵循的 运动方程（量子力学框架下则是薛定谔方程）仍旧成立，那么时间反演在理论上似乎是可行的。但实际生活中我们并不能看到 跌落破碎的鸡蛋凌空升起在桌上复原、也无法看到 爆炸的碎片沿着原来的路径返回而重新组装成一栋大厦，这都是因为热力学第二定律中的 熵增加原理，使得宏观的时间反演无法实现。

04

轻剧透预警

不同以往的科幻电影中，主角们往往乘坐一个时空机器回到过去，然后时间继续正向流动；诺兰创造了一个“门”，穿过门后， 时间箭头掉转，世界沿着 熵减的方向发展。

主角们看到消防车喷出的水流回水管，救援人员倒着走离开现场，想要捡起一块未来的子弹，不能伸手去抓，而是要做出丢弃的动作。

从某种意义上讲，《信条》的这个设定相对来说更为科学——就像粒子必须沿着相同的路径运动同样的时间才能回到最初的起点， 穿过时间“门”，你无法直接回到一天前，而是要沿着时间河流往回走上一天，告诉过去那个自己： 看在个点条头的所理物天明给。而在这个过程中，你看到的一切都是倒映的，逆向经历了这一天的你 知道了这一天将要发生什么，当你获得了所有信息以后，就可以再次通过“门”， 回到正向的时间，迅速调整自己的安排，确保在文章发出的第一时间 打开公众号、点个在看。而明白这一点，就能明白诺兰在“时间”上做的手脚了。

看到这里，屏幕前的各位朋友想必和小编一样，露出了三分薄凉，三分嘲讽和四分漫不经心的微笑：不就是时间逆转吗，我已洞悉其中奥妙，《信条》对我来说根本就不算个事儿

那么接下来，神功已成的各位就可以……

......可以自信满满地走进电影院献祭脑花了（逃

参考文献：

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Entropy

[2] 林宗涵. 热力学与统计物理学——北京大学物理学丛书[M]. 北京大学出版社, 2007.

[3] Domingos, J.M. Time reversal in classical and quantum mechanics. Int J Theor Phys 18, 213–230 (1979).