解開諾蘭的邏輯：當科幻背離科學

這部以科幻為名的電影中的兩個問題：時間倒流（宣傳片中稱之為“時空逆轉”）與因果律。其實這兩個問題可以合二為一。如休謨所言，時間次序是因果律的必要條件，時間倒流必然導致（現有的）因果律破缺。

在電影中，諾蘭有意無意地避開了相對論對于“時間”實質的框定，他以熵增和熵減作為“時間箭頭”的標志，并且將時間與空間剝離一一在相對論的框架內，時間與空間是不可分割的。

讀者自然會提出疑問：既然是科幻，憑什么必須遵從相對論的設定？

在此筆者給出一句結論性的解釋（免去復雜的推演過程，這一招是跟諾蘭學的）：相對論是在現有邏輯體系下做數理推演的必然結果。

深刻理解相對論的科學家們，如果以事后諸葛的眼光回看，會發現給出電磁波本質的麥克斯韋和給出洛倫茨坐標變換的洛倫茨，距離發現相對論都只差一步。至于在愛因斯坦發表相對論論文前夕才做出來的邁克爾遜一莫雷實驗，只不過是相對論的一個注腳、一個必然結果。

一方面，愛因斯坦是根據既有的數理邏輯體系推出相對論、推翻牛頓的絕對時空觀;反過來看，只要既有的邏輯體系還正確，相對論的時空觀就牢不可破。在這個認識基礎上，我們可以進一步分析時間方向與因果律問題。

相對論的一個推演結果或者換句話說，是現有數理邏輯的一個推演結果是：如果信息的傳遞速度超過了真空中的光速，時間將被逆轉，因果律將告破缺，相對論也就隨著既有的邏輯體系一起坍塌。

不知道你有沒有注意到，這里實際上出現了一個悖論：邏輯的推演結果怎么可能讓邏輯自身崩塌？

2000年7月20日，美籍華裔科學家王力軍（音譯）在《自然》雜志上發表其團隊的一項研究：他們利用銫原子氣體的反常色散現象，成功制造出310倍于真空光速的激光脈沖群速度。實驗中，一束合成脈沖波穿越一個銫原子氣室，脈沖波峰在進入氣室之前62納秒就已離開氣室。

一時間，“狹義相對論受到挑戰”“因果律轟然倒塌”等聲音充斥于大眾媒體。但作為論文第一作者的王力軍給出了解釋：由于脈沖波中攜帶信息的“波頭”并未快于光速，實驗結果并不違背、更沒有挑戰相對論，也沒有讓因果律破缺;波峰在進入氣室之前就穿出氣室，其實可以看成是一種假象：先穿出氣室的波峰，是銫原子氣根據“波頭”中的信息，在氣室另一端“復制”出來的結果。

相對論誕生之后這一個多世紀，許多嚴肅的科學家試圖以各種實驗尋找相對論（主要是狹義相對論）的破綻，制造“超光速”現象的實驗是其中比較直接、比較容易被理解的一類;但迄今為止，所有這些科學實驗的最終結果都無一例外成了對相對論的有力驗證。

結合前述悖論，我們會發現，在我們的邏輯體系中，依靠制造超光速來讓時間倒流，是不成立的。有沒有可能用其他方式實現時間倒流？數理邏輯推演會告訴我們：只要實現時間倒流，就必然出現類似超光速的各種效應，至少（既有的）因果律必定破缺。

諾蘭在電影中用了一扇門來解決時間倒流這個難題，并且并未顯著改變因果律一一影片中處在時間倒流中的主角和配角，思維方式和行為模式與處在正向時間箭頭中的他們并無明顯差別。這在我們的邏輯體系中是不可思議的：時間倒流必然導致因果倒置。當然，如果真的嚴格施行因果倒置，影片恐怕難以拍攝，“諾蘭邏輯”在這里還是更實用、更容易讓觀眾明白和接受。

在時間倒流的效應展示中，這部片子中出現了最顯著、最有悖于基本邏輯的一個槽點：同一空間中出現了兩到三個處于不同時間狀態中的自己（女主角看到了未來自己的跳海瞬間，男主角還與未來的自己相互救援）。這不僅將時間和空間剝離、陷入“祖孫悖論”困境，而且諾蘭還在無意間踏入了一個由時間倒流制造的邏輯黑洞。

所謂的“祖孫悖論”，是說如果時間能夠倒流，你就能夠回到過去殺掉你未成年的爺爺，這樣你就不會出現，也就不存在你“回到過去”的場景。這是時間倒流導致因果律破缺而造成的無法調和的矛盾。

許多讀者都聽過這樣一個笑話：某考古學家斷言他剛發掘出的一具骸骨是曹操遺留的，結果核驗骨齡發現骸骨屬于未成年人，該“專家”說，這是幼年曹操的骸骨。顯然，如果諾蘭邏輯成立，“幼年曹操”的骸骨還真可以有。

所謂諾蘭“無意間踏入由時間倒流制造的邏輯黑洞”，說的是假如一個人真的從未來穿越回了過去，那么接下來他會陷入一個永遠的死循環，會在“過去一未來”這一時間區段無數次穿梭;這里的時空是剝離的，在同一空間會有無數個他、無數個一樣的場景“同時”（相信你能理解這個引號的含義）出現，而不是只有兩三個。這就如同你站在兩面對立的鏡子中間，兩面鏡子中都會出現無數個你。

關于這個邏輯黑洞的推演過程，筆者再“諾蘭”一回：你接受就好，想不通就回家想去。

毫無疑問，以上所有的推演，用的都是我們所在的正向時間中的邏輯一一當然要用這套邏輯，因為《信條》影片主體用的還是這套邏輯。

另一個需要提及的問題是，量子力學領域有一些現象貌似并不遵循嚴格的因果律，但主流科學界將其解讀為，它是在更復雜的層面上遵從因果律。

至于邏輯的本質，這屬于更深層次的哲學問題，本文不打算展開討論。

星際旅行、時間倒流之類的科幻元素常常給我們帶來美好的遐想;與之相比，嚴肅的科學則總是讓我們沮喪。另一些科幻題材，諸如邪惡科學家或者具有侵略性的外星生命之類、以及類似劉慈欣折騰出來的莫名其妙的“黑暗森林法則”，則會帶給觀眾無謂的擔憂甚至恐懼;與之相比，科學卻常常會告訴人們，對人類文明的威脅常常是來自我們自身，甚至來自我們一些不負責任的日常行為。落在地上的科學與飄在空中的科幻，許多時候確實不易相容。

筆者相信，作為電影科學顧問的基普·索恩一定很清楚《信條》中涉及的系列邏輯悖論、陷阱、黑洞，但對于一部科幻題材的影片，究竟要“科”多于“幻”，還是“幻”多于“科”，恐怕導演和科學顧問都會很費思量。畢竟，我們很難期望每一部科幻電影都能如同《地心引力》一樣，讓真實世界中已有的科學元素從頭貫穿到尾。

“時光一去永不回，往事只能回味。”現實世界、乃至于嚴肅的科學世界中，劉家昌這首經典老歌的開頭一句依然是至理名言。