物理學(xué)家經(jīng)常把我們所在的宇宙描述成四維的時(shí)空，包括空間的三維和時(shí)間的一維?？墒?，只要引力允許或者不存在什么固體障礙，我們便能自由地穿越空間，對(duì)方向的選擇可以說(shuō)是隨心所欲；但時(shí)間總在催促我們向前，不管我們?cè)敢馀c否，都得朝著預(yù)定的那個(gè)方向——未來(lái)——前進(jìn)。

時(shí)間之箭的方向，攜帶著我們從過(guò)去走到現(xiàn)在，再走向未來(lái)。怎樣才能把這個(gè)箭頭調(diào)轉(zhuǎn)，讓它指向過(guò)去？這一點(diǎn)無(wú)人知曉。有關(guān)回到過(guò)去的各種邏輯悖論成為非常棘手的問(wèn)題。多虧了狹義相對(duì)論里被稱(chēng)為時(shí)間膨脹的預(yù)測(cè)，前往遙遠(yuǎn)未來(lái)的旅程才相對(duì)容易理解，那就是趕緊飛快地移動(dòng)。

理論物理學(xué)家肖恩·卡羅爾在他2010年出版的新書(shū)《從永恒到這里》中，試圖對(duì)時(shí)間為什么毫不動(dòng)搖地沿著同一個(gè)方向前進(jìn)這一問(wèn)題進(jìn)行解釋。2008年6月，他曾在《科學(xué)美國(guó)人》里撰文對(duì)這些概念進(jìn)行擴(kuò)展，認(rèn)為有必要融合時(shí)間、熵和宇宙論這三個(gè)看似不同的概念。

粗略地說(shuō)，熵指的是隨著時(shí)間的推進(jìn)系統(tǒng)出現(xiàn)混亂的程度，這是熱力學(xué)第二定律的規(guī)定?？_爾用早飯做例子來(lái)說(shuō)明熵的無(wú)法改變：炒熟的雞蛋無(wú)法還原成生雞蛋，倒入咖啡的牛奶不可能再舀出來(lái)。這些系統(tǒng)一定是混亂或高熵的，每個(gè)例子都展示了持續(xù)增長(zhǎng)的熵如何使這個(gè)世界充滿(mǎn)無(wú)法逆轉(zhuǎn)的進(jìn)程，并且將過(guò)去與未來(lái)分隔：炒一盤(pán)雞蛋和給咖啡中加牛奶這樣的事在時(shí)間上只能有一個(gè)方向。

可是，熵為什么總是在增長(zhǎng)？為了解答這個(gè)問(wèn)題，卡羅爾轉(zhuǎn)向了宇宙論，因?yàn)橹挥杏钪嬲摬疟仨毥忉層钪娉跏嫉撵貫槭裁茨敲吹?。我和他就這些問(wèn)題進(jìn)行了對(duì)話(huà)。

時(shí)間有什么讓人感興趣的地方呢？對(duì)一個(gè)純真幼稚的人來(lái)說(shuō)，時(shí)間就是掠過(guò)我們的那個(gè)東西，我們對(duì)它一點(diǎn)兒辦法也沒(méi)有，它的行為是不變的。

在寫(xiě)這本書(shū)時(shí)，有兩點(diǎn)在激勵(lì)著我。其一是，我們都很熟悉時(shí)間是什么，我們都在利用它，比如說(shuō)我們都會(huì)看表；其二是，當(dāng)你試圖像一個(gè)認(rèn)真的科學(xué)家或哲學(xué)家那樣搞明白時(shí)間是什么時(shí)，疑問(wèn)就產(chǎn)生了——物理學(xué)的基本定理將過(guò)去和未來(lái)完全等同對(duì)待，而這個(gè)世界卻不是這樣，里面有很大的差異：過(guò)去已經(jīng)發(fā)生，而未來(lái)還沒(méi)有。如果知道如何協(xié)調(diào)這個(gè)問(wèn)題，那該多好！這就是過(guò)去200年里人們一直在思考的時(shí)間的問(wèn)題。

我認(rèn)為這是一個(gè)既重要又有趣的問(wèn)題，是一個(gè)值得討論的話(huà)題?？墒俏铱傆X(jué)得有什么東西使這個(gè)問(wèn)題顯得有些特別，那就是“過(guò)去為什么與將來(lái)不同”以及“最終到底會(huì)是什么結(jié)局”這類(lèi)問(wèn)題的答案。不僅僅是你我現(xiàn)在在此談?wù)摰氖虑?，也不只是我們?nèi)粘Ｉ钪袝r(shí)間的流逝問(wèn)題，而是與整個(gè)宇宙有密切聯(lián)系的，牽涉到大爆炸時(shí)發(fā)生了什么、我們的宇宙開(kāi)始時(shí)是什么樣的特殊條件。

要對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)生的事情有一個(gè)充分的理解，就需要考慮到大爆炸時(shí)發(fā)生了什么。從本質(zhì)上講，這不但是一個(gè)非常有趣的問(wèn)題（對(duì)它的思考真是很酷的一件事），也是科學(xué)家沒(méi)有給予多少重視的一個(gè)謎題。我們遠(yuǎn)不知道這個(gè)問(wèn)題的最終答案是什么，因此沒(méi)有多想它。所以，我想提醒大家關(guān)注一下時(shí)間之箭與宇宙論之間的聯(lián)系，這里不僅包括普通讀者，也包括科學(xué)界的朋友。我認(rèn)為這是現(xiàn)代科學(xué)面臨的一個(gè)根本難題，需要我們牢記在心。

我深信，科學(xué)是一個(gè)更大的文化的一部分，并非孤零零的自身。因此，我想讓大家感覺(jué)到，就在我們思考宇宙、空間、時(shí)間、經(jīng)驗(yàn)、記憶、自由意志等所有問(wèn)題時(shí)，這既是科學(xué)，也是我們的日常生活，也是我們生活在其中的文化。那么，為什么不把它們歸攏到一起呢？））讓我們?cè)倩氐娇茖W(xué)問(wèn)題，思考一下熵這個(gè)概念。它與時(shí)問(wèn)之箭究竟是怎樣聯(lián)系在一起的？

我想，大家很可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)“熵”這個(gè)詞兒，熵增加是熱力學(xué)的第二定律。英國(guó)小說(shuō)家和物理學(xué)家C.P.斯諾有這么一個(gè)著名的插曲（至少在科學(xué)家中很著名）：他竭力說(shuō)服人們不但要懂文學(xué)，也得懂科學(xué)，他舉的一個(gè)例子就是熱力學(xué)第二定律，即熵增加。

的確是這樣。我認(rèn)為這是一個(gè)極好的例子，實(shí)際上被人們低估的有關(guān)時(shí)間之箭的一切——如我們認(rèn)為“時(shí)間如何工作”、過(guò)去一成不變、未來(lái)還可以更改等——都是因?yàn)殪氐木壒?。你能記得昨天，但是不能記得明天，也是因?yàn)殪?。你出生時(shí)小，然后長(zhǎng)大，絕對(duì)不會(huì)一生下來(lái)就大，然后越長(zhǎng)越小，這都是熵的緣故。所以我認(rèn)為，熵在我們一生中都起著關(guān)鍵的作用，而這一點(diǎn)卻被人們低估了。

要想理解熱力學(xué)第二定律，或者說(shuō)時(shí)間之箭在我們的日常生活中如何起作用，我們根本用不著討論宇宙論。隨便拿起一本統(tǒng)計(jì)力學(xué)課本，你會(huì)發(fā)現(xiàn)里面根本不討論宇宙論。所以，要用熱力學(xué)第二定律就需要理解大爆炸、知道它如何起作用，這個(gè)說(shuō)法是不正確的。問(wèn)題是，要想理解它存在的根本原因，就得有宇宙論的知識(shí)，得知道大爆炸時(shí)發(fā)生了什么。

一旦假定宇宙最初有個(gè)低熵，不管是什么原因，其他一切都會(huì)迎刃而解，課本里就是這樣講的?？墒俏覀冞h(yuǎn)不滿(mǎn)足于此，我們得理解為什么會(huì)這樣，為什么昨天的熵比今天低？

要想理解昨天的熵為什么低于今天，那就得有宇宙論。

如果從宇宙論的立場(chǎng)審視時(shí)間，過(guò)去的低熵條件是怎樣的？看上去如何？

早期的宇宙平穩(wěn)流暢，并在極其迅速地膨脹，處于稠密滾燙的狀態(tài)。宇宙中有許多東西，但這時(shí)的宇宙處于極其低熵的狀態(tài)，這就是個(gè)難題。我們正在試圖對(duì)此做出解釋?zhuān)噲D提出一種理論，弄明白到底是膨脹，還是周期宇宙或大反彈。我認(rèn)為，當(dāng)代的許多宇宙論未能做到這一點(diǎn)，這些理論都沒(méi)有正視這個(gè)問(wèn)題，而是有意回避。

那么，這些不同的理論能否做出預(yù)測(cè)，讓我們?cè)诶斫鈺r(shí)間和熵的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)?？目前還不行。如果這些觀(guān)點(diǎn)與觀(guān)察到的東西沒(méi)有關(guān)聯(lián)，那么談?wù)撍鼈兙蜎](méi)有任何意義。我們首先得理解量子力學(xué)和引力的共同作用，然后才有希望確定如何正確地回答這些問(wèn)題。