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论蚁人要变的多小才可以穿越时空？
——《复仇者联盟4》中涉及的量子力学相关知识以及可行性分析
《复仇者联盟4》中关于穿越时空，导演给出了借助量子力学的一种方案。相信大家看完之后完全不知道其中的道理是什么（什么EPR谬论啊，量子纠缠什么的），但是根据片中的一些蛛丝马迹，这篇文章将给出关于影片中时空穿越的一种可能的理论解释（非常严谨的物理学解释）——然后回答三个问题：
1. 为什么蚁人变小可以影响时间？
2. 蚁人需要变得多小？
3. 为什么量子力学会允许时空旅行？
关于为什么一个物体的尺度会影响它自身的时间:在影片中，蚁人说到他在量子领域内只度过了五小时，当他出来的时候我们的现实世界已经过了五年。基于这样的数据，我们其实可以计算出他缩小到了什么尺度。首先，我们我们要明确：什么会影响时间流逝的速度。按照爱因斯坦的相对论，在这种情况下，只有他的速度（能量）大小会影响时间，蚁人运动速度越接近光速，那么蚁人自己感知的时间流逝就会越慢（时间膨胀）。
另外为什么那么蚁人为什么变小了就会具有越来越快的速度呢？这是因为热运动的能量均分定理。众所周知，分子会在温度高于绝对零度的时候做无规则的热运动（布朗运动），这会使得所有分子都具有一定的能量。在宏观状况下这种能量影响可以忽略不计，但是在微观状态下影响就十分显著。通俗来说：蚁人变得越小，他运动的速度就越快，无限接近于光速。速度的来源是分子热运动的能量涨落，具体可以依照能量按照自由度均分的定理来计算。
下面我们着手开始计算：首先蚁人时间膨胀的具体共识爱因斯坦在狭义相对论已经给出，
狭义相对论中的时间膨胀公式其中t‘是蚁人感受到的时间，t是外部世界的时间，v是蚁人的速度，c是光速。因此我们可以看出当蚁人运动速度越来越快的时候，他的时间就会变慢。带入电影中的数据5小时=5年可以算出蚁人的运动速度已经非常接近光速，精确到小数点后三十位的结果是
最后一行的数字是蚁人运动是多少倍的光速图片中大概前15位都是9，我们把它近似一下，假设蚁人速度是0.99……99（15个9）倍的光速。这时我们再考虑相对论效应（高速运动的物体质量增加），根据爱因斯坦那个经典的质能方程E=mc^2 ，就可以算出这时候蚁人所具有的能量：大概是2.8*10^24M，M为缩小后蚁人的质量（我们默认蚁人体重也随他变小而变小，不然这题没法做了）
现在我们考虑热运动赋予蚁人的能量，按照能量均分定理（Equipartition Theorem），蚁人在每个自由度上得到的能量是1/2 kT（k是玻尔兹曼常数，T是温度）。而通常意义上我们认为人有一个关节就具有一个自由度，资料显示人的手臂有七个自由度。我们大致估算人体的自由度为36，这样他具有的能量就是18kT。假设当时的温度为25摄氏度，可以算出热运动赋予蚁人的能量。（大概是10^-19焦耳）。 然后我们让这个能量等同于上面质能方程得到的蚁人的能量，就可以算出蚁人的质量啦(大概是10^-44 数量级）。有了质量之后，我们可以算出蚁人体积缩小了几倍。不妨假设蚁人是个理想球体（对不起雷神我知道你比较像球），他半径变为原来的1/2时，质量变为原来的1/8。因此，蚁人只需要缩小到原来的2.979*10^-15倍，就可以啦！比如说蚁人原来身高1.8m，在电影中缩小后他的身高将会变成：0.005皮米。（如果大家不熟悉pm这个单位，那么大概是0.000005纳米。或许大家对这个长度没有概念，我放张图
各种微观粒子的大小所以，蚁人只需要把自己缩小到一个质子那么大，就可以完成影片中所描述的“度小时如年”啦！可以看出在这一部分上，导演罗素兄弟还是非常严谨的——给出的5小时等于5年的数据，既满足了蚁人确实缩小到了量子尺度（质子大小），又不至于尺度太小到目前没人能够理解内部结构的夸克。总之，影片在这一部分，还是十分硬核的
另外再简单说一下关于利用量子力学回到过去：在影片中，一开始班纳博士回去用蚁人做实验的时候总是出错（带回来了婴儿少年和老年的蚁人），这时候托尼史塔克过来说了一个词：“你们触发了EPR悖论（Einstein-Podolsky-Rosen paradox 爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论），院线的翻译是“爱波罗悖论”（垃圾翻译）。这一部分对于没有线性代数基础的人可能解释起来比较困难，所以我就不列出相关的公式，尽量用简单朴素的语言来解释好了。简单来说EPR悖论是关于量子纠缠的：什么是量子纠缠？打个比方，假如蔡徐坤和他的一个女粉丝是两个量子，他们已经处于纠缠态了，在这个时候，你打蔡徐坤一巴掌，女粉丝脸上也会觉得痛，所以她会跑过来喷你。（可以理解对吧，因为你让别人痛了，所以她要喷你）。这就是量子纠缠。
在量子场论中，我们普遍认为量子纠缠与时空是对偶的，即它们的物理量严格的一一对应，这表明他们是同一个物理规律的不同表象。具体来说，量子纠缠等价于时空中的虫洞，这对我们理解片中的穿越时空其实是有很大程度上的帮助的。我推测，影片的理论依据大致是这样的：复仇者们通过皮姆粒子缩小到量子尺度，寻找纠缠态的粒子发现微观虫洞，再通过虫洞进行时间旅行。这在理论上是可行的，因为宏观虫洞不可能的原因主要是维持它张开所需要的能量太大，但在微观尺度就不需要那么夸张的能量了。所以在理论上，微观世界通过虫洞的时空旅行确实要比宏观世界的时空旅行要容易的多，但也只是理论上的可行性。
总而言之，通过量子纠缠回到过去相对而言就没有那么硬核了。在接受了皮姆粒子的设定之后，蚁人时间流逝速度其实是非常硬核的部分，而往后的逆转时空，就多了些导演的想象和杜撰的部分了，不过不管怎么说，影片的设定在理论上的bug还是在可以接受的范围之内，从这一角度可以认为这是一部非常了不起的电影！
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