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《信条》你真的看懂了吗?

9月4日诺兰的最新烧脑电影《信条》正式上映了,该片叙述的是一个奸细和他招募的帮手们解救国际的故事。假如仅仅单纯的打败坏人解救国际那这部电影不免过于无聊,风趣的是这部电影中的反派有着一种强壮的兵器——时刻逆向兵器。这种兵器在时刻上是逆向的,能够当作关于正常进程的一种倒放,比方一般的子弹是从手枪里被射出去,而时刻逆向的子弹则是在你开枪的时分从外面飞回手枪中。这种时刻上逆向的主意的确让人感觉脑洞大开,可是真的有什么东西能够完成在时刻上逆向吗?或许还真的有哦。

在评论时刻上逆行之前先来考虑一个简略的问题,电子的质量是多少,略微百度一下就会得到答案, 9.1×10^千克。下一个问题是电子的电量是多少,答案也很简略,1.6×10^库仑。你是否考虑过,为什么一切电子的质量和电荷都是持平的,为什么电子的电荷不是在一个区间内的散布,质量为什么不像人相同有胖的有瘦的。有没有或许是因为,其实国际上一切的电子都其实是同一个电子呢?

的确有的人从前提到过这样的理论,这个人便是约翰?惠勒。

在量子力学中,粒子在未被观测到之前是不具有确认的方位的,粒子的状况是一切或许状况的叠加。

惠勒以为国际上仅有的一个电子在不断的络绎于曩昔与未来,在每一个时刻点,你都能够在不同的方位观测到这个电子,这个电子存在两种不同的状况,从曩昔向未来 (时刻正向)与从未来到曩昔 (时刻逆向) ,当你观测到这个电子的时分电子是时刻正向的,那你观测到的便是带有负电的电子,假如你观测到这个电子的时分电子是时刻逆向的,那你观测到的便是电子的反粒子正电子了。就像下图表明的,假如你在A点观测到这个电子,你看到便是电子,但假如你在B点观测到这个电子,那你看到的便是正电子了。

国际上仅有的电子的运动轨道。来历:https://card.weibo.com/article/m/show/id/2309404545392519020652?_wb_client_=1

当然这个听起来非常张狂的主意现在为止也仅仅是一个假说,可是其间的一个主意非常具有学习含义,那便是正电子能够看作是电子的逆时刻运动。诺贝尔奖得主费曼就将这个主意使用到了现在人类最成功的物理理论之一——量子电动力学中。

这张图描绘的便是一个电子与正电子产生相互作用产生虚光子,虚光子又产生正负电子的进程,沿着时刻线运动的便是带负电的电子,逆着时刻线运动的便是电子的反粒子。所以在电影中,你能够把逆向的人当作是正常国际的人的“反粒子”,这也便是为什么电影中说千万不要和逆向国际的自己有任何触摸,因为正负粒子一旦相遇,就会产生湮灭,变成光子开释能量。

关于反粒子还有一些小常识,反粒子开始来自于狄拉克方程,狄拉克方程的解具有4个自由度,费米子的两种自旋状况占有了两个自由度,那别的两个自由度是什么呢?这两个自由度就被解释为这个费米子的反粒子,粒子与反粒子仅仅电荷相反,质量自旋等物理量都保持一致。还有一个极具误导性的问题便是反粒子的能量,反粒子具有负能量吗?狄拉克方程的确会解出负能量解的问题,可是这个问题能够放在量子场论中得到非常好的处理。在量子场论中,不论是粒子仍是反粒子,都具有正的能量,所以反粒子可不等于负能量或许负质量哦。

轿车爆破却差点被冻死?

在电影中还有一个非常风趣的工作,男主在逆向国际中轿车爆破了,可是他却差点被冻死,这又是怎么回事呢?这实际上是一个叫做熵的物理量在搞鬼。

熵是表明系统紊乱程度的物理量,假如我将一杯开水放在桌子上,过一段时刻开水会逐步变凉,可是假如不施加外界协助比方加热这杯水,那这杯水永久不或许再变热。那为什么这杯水不能从周围空气中持续罗致热量,让自己持续变热,周围空气变冷呢?这是因为开水向空气传递热量的进程是熵增 (有序态向->无序态)的进程,可是周围空气向开水传递热量的进程是熵减 (无序态->有序态)的进程。热力学第二定律表明,关于一个孤立系统,这个系统的熵永久不或许自发减小,也便是永久不或许自发从紊乱变为有序。

比方一栋建好的大楼处于非常有序的状况,也便是熵低的状况,可是假如没有任何人去保养这栋大楼,跟着时刻的推移,这栋大楼终有一天会坍毁,而坍毁的大楼则是处于更为紊乱的状况,也便是熵高的状况,一个更贴近生活的比方便是假如你不自动拾掇你的床,你的床会越来越乱,也是一个熵增的进程。所以从某种程度上来说,熵增的方向便是时刻消逝的方向。

可是当你将时刻线反转,熵增方向也反转成了熵减方向。假如关于熵增国际来说,热量是不会自发从低温物体传递到高温物体的,那到了熵减国际便是热量不会自发从高温物体传递向低温物体,越是高温的物体,反而越会吸收热量,就像电影说的,接近火焰,你反而会结冰,因为热量是从你传递给了火焰而不是像熵增国际里的从火焰传递给你。

无妨来想象一下在一个熵减的国际会是什么姿态的,首要一个优点便是你再也不需求忧虑变老了,人体的变老其实实质便是一个熵增的进程,在熵减的国际你的身领会跟着时刻的消逝逐步变得年青(这或许便是神药APTX-4869的物理机制?)。

在一个熵减的国际你或许还需求注意,比方你将一杯比室温要高的水放在你的桌子上,因为这是个熵减的国际,这杯水会从周围的空气中吸收热量,因而你将不需求任何的额定操作就能取得一杯开水,价值或许便是你会感觉周围的空气非常冷。但假如我想要一杯凉水怎么办呢,因为在熵减的国际里热量只会自发从低温物体向高温物体传递,所以你只需求用更高的温度去加热这杯水,这杯水就会被降温,只需这杯水的温度低于了室温,那么把它放到空气中天然就会逐步变凉,而周围的空气则会越来越热。

所以一个熵减的国际是非常奇特的,你能够用热水来降温也能够用冷水来暖手,可是在电影中,你只会发现一些特定的物理进程被反转了,在物理上并不是那么的谨慎,究竟这仅仅一部电影,咱们也不需求对它那么的严厉。

撰文 | Arthas

校正 | 心月

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