解开诺兰的逻辑：当科幻背离科学

这部以科幻为名的电影中的两个问题：时间倒流（宣传片中称之为“时空逆转”）与因果律。其实这两个问题可以合二为一。如休谟所言，时间次序是因果律的必要条件，时间倒流必然导致（现有的）因果律破缺。

在电影中，诺兰有意无意地避开了相对论对于“时间”实质的框定，他以熵增和熵减作为“时间箭头”的标志，并且将时间与空间剥离一一在相对论的框架内，时间与空间是不可分割的。

读者自然会提出疑问：既然是科幻，凭什么必须遵从相对论的设定？

在此笔者给出一句结论性的解释（免去复杂的推演过程，这一招是跟诺兰学的）：相对论是在现有逻辑体系下做数理推演的必然结果。

深刻理解相对论的科学家们，如果以事后诸葛的眼光回看，会发现给出电磁波本质的麦克斯韦和给出洛伦茨坐标变换的洛伦茨，距离发现相对论都只差一步。至于在爱因斯坦发表相对论论文前夕才做出来的迈克尔逊一莫雷实验，只不过是相对论的一个注脚、一个必然结果。

一方面，爱因斯坦是根据既有的数理逻辑体系推出相对论、推翻牛顿的绝对时空观;反过来看，只要既有的逻辑体系还正确，相对论的时空观就牢不可破。在这个认识基础上，我们可以进一步分析时间方向与因果律问题。

相对论的一个推演结果或者换句话说，是现有数理逻辑的一个推演结果是：如果信息的传递速度超过了真空中的光速，时间将被逆转，因果律将告破缺，相对论也就随着既有的逻辑体系一起坍塌。

不知道你有没有注意到，这里实际上出现了一个悖论：逻辑的推演结果怎么可能让逻辑自身崩塌？

2000年7月20日，美籍华裔科学家王力军（音译）在《自然》杂志上发表其团队的一项研究：他们利用铯原子气体的反常色散现象，成功制造出310倍于真空光速的激光脉冲群速度。实验中，一束合成脉冲波穿越一个铯原子气室，脉冲波峰在进入气室之前62纳秒就已离开气室。

一时间，“狭义相对论受到挑战”“因果律轰然倒塌”等声音充斥于大众媒体。但作为论文第一作者的王力军给出了解释：由于脉冲波中携带信息的“波头”并未快于光速，实验结果并不违背、更没有挑战相对论，也没有让因果律破缺;波峰在进入气室之前就穿出气室，其实可以看成是一种假象：先穿出气室的波峰，是铯原子气根据“波头”中的信息，在气室另一端“复制”出来的结果。

相对论诞生之后这一个多世纪，许多严肃的科学家试图以各种实验寻找相对论（主要是狭义相对论）的破绽，制造“超光速”现象的实验是其中比较直接、比较容易被理解的一类;但迄今为止，所有这些科学实验的最终结果都无一例外成了对相对论的有力验证。

结合前述悖论，我们会发现，在我们的逻辑体系中，依靠制造超光速来让时间倒流，是不成立的。有没有可能用其他方式实现时间倒流？数理逻辑推演会告诉我们：只要实现时间倒流，就必然出现类似超光速的各种效应，至少（既有的）因果律必定破缺。

诺兰在电影中用了一扇门来解决时间倒流这个难题，并且并未显著改变因果律一一影片中处在时间倒流中的主角和配角，思维方式和行为模式与处在正向时间箭头中的他们并无明显差别。这在我们的逻辑体系中是不可思议的：时间倒流必然导致因果倒置。当然，如果真的严格施行因果倒置，影片恐怕难以拍摄，“诺兰逻辑”在这里还是更实用、更容易让观众明白和接受。

在时间倒流的效应展示中，这部片子中出现了最显著、最有悖于基本逻辑的一个槽点：同一空间中出现了两到三个处于不同时间状态中的自己（女主角看到了未来自己的跳海瞬间，男主角还与未来的自己相互救援）。这不仅将时间和空间剥离、陷入“祖孙悖论”困境，而且诺兰还在无意间踏入了一个由时间倒流制造的逻辑黑洞。

所谓的“祖孙悖论”，是说如果时间能够倒流，你就能够回到过去杀掉你未成年的爷爷，这样你就不会出现，也就不存在你“回到过去”的場景。这是时间倒流导致因果律破缺而造成的无法调和的矛盾。

许多读者都听过这样一个笑话：某考古学家断言他刚发掘出的一具骸骨是曹操遗留的，结果核验骨龄发现骸骨属于未成年人，该“专家”说，这是幼年曹操的骸骨。显然，如果诺兰逻辑成立，“幼年曹操”的骸骨还真可以有。

所谓诺兰“无意间踏入由时间倒流制造的逻辑黑洞”，说的是假如一个人真的从未来穿越回了过去，那么接下来他会陷入一个永远的死循环，会在“过去一未来”这一时间区段无数次穿梭;这里的时空是剥离的，在同一空间会有无数个他、无数个一样的场景“同时”（相信你能理解这个引号的含义）出现，而不是只有两三个。这就如同你站在两面对立的镜子中间，两面镜子中都会出现无数个你。

关于这个逻辑黑洞的推演过程，笔者再“诺兰”一回：你接受就好，想不通就回家想去。

毫无疑问，以上所有的推演，用的都是我们所在的正向时间中的逻辑一一当然要用这套逻辑，因为《信条》影片主体用的还是这套逻辑。

另一个需要提及的问题是，量子力学领域有一些现象貌似并不遵循严格的因果律，但主流科学界将其解读为，它是在更复杂的层面上遵从因果律。

至于逻辑的本质，这属于更深层次的哲学问题，本文不打算展开讨论。

星际旅行、时间倒流之类的科幻元素常常给我们带来美好的遐想;与之相比，严肃的科学则总是让我们沮丧。另一些科幻题材，诸如邪恶科学家或者具有侵略性的外星生命之类、以及类似刘慈欣折腾出来的莫名其妙的“黑暗森林法则”，则会带给观众无谓的担忧甚至恐惧;与之相比，科学却常常会告诉人们，对人类文明的威胁常常是来自我们自身，甚至来自我们一些不负责任的日常行为。落在地上的科学与飘在空中的科幻，许多时候确实不易相容。

笔者相信，作为电影科学顾问的基普·索恩一定很清楚《信条》中涉及的系列逻辑悖论、陷阱、黑洞，但对于一部科幻题材的影片，究竟要“科”多于“幻”，还是“幻”多于“科”，恐怕导演和科学顾问都会很费思量。毕竟，我们很难期望每一部科幻电影都能如同《地心引力》一样，让真实世界中已有的科学元素从头贯穿到尾。

“时光一去永不回，往事只能回味。”现实世界、乃至于严肃的科学世界中，刘家昌这首经典老歌的开头一句依然是至理名言。