反物质有可能实现吗 ——《信条》中的科学问题(下)
  • 来源:科普时报
  • 作者:陈思进
  • 2020-11-28 11:26



    超越时空

    我在《熵增能否确定时间的方向——<信条>中的科学问题(中)》一文的最后部分,谈到时间旅行是科幻故事中常见的主题。不过,这样的作品也很容易陷入“祖父悖论”之中。

    显然,在《信条》电影中,祖父悖论的问题也没有获得妥善解决。而解决祖父悖论最好的办法,迄今为止,只能运用量子力学中的“老梗”——平行世界才能自圆其说。

    在《超越时空》专栏中我之前曾经谈到,在量子物理中,“多个世界(世界线)理论”可以如此理解: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。

    这也就是量子力学中的另一个老梗——“薛定谔之猫”(看似悖论)——表示了每当有量子事件发生,就会有平行宇宙大量繁殖和分化出来,每个可能存在的宇宙都是如此。换言之,波函数从未崩溃,它只是继续发展,愉快地分裂成无数个宇宙。这意味着在一个平行宇宙中,纳粹可能赢得了第二次世界大战,但在另一个平行宇宙中,西班牙无敌舰队却从未被打败,结果是每一个人都在说西班牙语;也有可能在另一个宇宙中,猫王仍然活着、阿尔·戈尔(Al Gore,美国前副总统,20年前竞选总统时输给了小布什)成为了美国总统……

    自从得知可能有无数个平行宇宙之后,我时常想象:有无穷多的我的变异版本,正过着“他们”的平行人生,每一刻都有更多复制品突然出现,开始延续我那许许多多的“另一种”未来。

    不过在电影《信条》中,虽然也提到并解释了平行世界,却没有运用其来推动故事,诺兰一定知道其故事线陷入了祖父悖论之中,应该是因为平行世界和故事的设定不搭吧。

    写到这儿,好像还意犹未尽,那就再谈一下《信条》中提到反物质,还是再从“熵”谈起。

    大家有没有注意到“熵”和生命的诞生似乎是有矛盾的。熵增决定了这个宇宙从有序到无序——所有有型的东西渐渐地都会变得无形;然而,生命却是一个非常精致的有序的系统。尽管整个宇宙在朝无序的方向发展,但是在宇宙之中,却会时不时地诞生生命—— 一个有序的系统。

    生命就是一个逆熵增的梦想过程,需要额外的能量输入(额外能量即是生命的动力)企图来延缓熵增。即便如此,任何生命的个体乃至族群最终都敌不过自然法则,即敌不过熵增。生命仅仅是短暂的对抗熵增,为此还不得不裹挟系统以外的能源,例如食物。一旦能源断了,生命也就只能加快熵增,进而化为尘埃。因此,任何生命(包括人类和动植物)都在为逆熵增(求能源以求生)而竞争,不时地合作也只是为了更优化其竞争力。

    要特别注意的是,对于生命来说,时间也只能朝着一个方向走——前方。而反物质的时间是反向的。

    在电影《信条》中,未来人对反物质的研究已经达到一定的程度,他们研究出来一个可以把正物质转换成反物质的机器,那么转换出来的东西的时间就是逆流的。不管把什么东西放进去都可以,人进去了再出来也是“反人”——时间流淌的顺序不一样,这个能把正物质转换成反物质的东西,在《信条》里叫“旋转门”,进去之后再出来,它就变成反物质了,其中逆转的子弹也是通过旋转门得到的。

    更为夸张的是,未来有个女科学家研究出一个“演算机”,旋转门只能把单个东西逆转,而演算机可以把整个世界逆转……

    什么是反物质呢?迄今我们看到的物质都是正物质,和正物质性质完全相反的就是反物质,甚至连时间也是反的,即反物质的时间是倒流的。

    在自然界中几乎没有发现反物质,后来,科学家在实验室里做了出来,如在CERN(欧洲核子研究中心)做出了“反氢”,即反质子。也就是说,我们也可以制造出反原子(由正电子围着反质子转动)、反元素、反化学、反人类,反地球、反太阳等等,甚至反宇宙都是可能的。

    谈到这儿不禁想起,我最欣赏的作家之一丹·布朗(超级畅销书《达·芬奇密码》的作者),在小说《天使与魔鬼》中,描写了一小撮极端主义者策划了一场阴谋,用一枚从CERN偷来的“反物质弹”企图炸毁梵蒂冈。

    这有可能实现吗?

    理论上而言,1克反物质和正物质一相遇,它们就会同归于尽同时湮灭。而根据智能方程,当它们的所有质量转化为能量了,就会大爆炸,轻松毁灭人类、太阳系,甚至整个宇宙。

    不过,CERN在1分钟之内最多能制作一千万个“反氢”,看似很快很多吧,但是要知道,哪怕以这个速度制作出1克反物质需要一千亿年(地球寿命才四十几亿年)……所以,无论旋转门、演算机,还是反物质弹,都还只能出现在科幻作品里。

    当然,看科幻电影并非让大家学物理,就像电影《信条》里的那位科学家说的:别试图去理解它,去感受它。

    (作者系加拿大某国际财团风险管理资深顾问,科幻作家)


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