时间之矢在熵增加的方向上出现
基本方程常常允许我们从一个状态向未来推演,也允许反过来计算过去。到了大量粒子组成的宏观系统,时间却有了明显方向。杯子会碎裂,身体会衰老,反向过程在日常经验里几乎不会自行发生。《上帝掷骰子吗》把这条方向写成热力学第二定律:孤立系统的熵趋向增加,时间之矢指向熵增加的一边。
这说的是宏观统计规律。它不要求每个局部区域在每个瞬间都更混乱,局部秩序可以增加,只要相关环境付出了更多熵增。《呼吸》 正是用气压差逐渐消失来写这种过程,原笔记也由此区分了局部熵减和整体熵增。
《百年孤独》里的循环时间 是叙事结构中的重复,此处讨论的是物理过程为什么显出单向性。两者都在改变人对直线时间的直觉,所说的不是同一件事。
下面第一段还用了一个“未来访客”的论证:如果逆向时间旅行可行,我们理应见过未来人。这是书中的推测,不是热力学第二定律的推论,也不是严格的人择原理论证。原文仍完整保留。
我们生活在一个4维的世界中,其中3维是空间,1维是时间。时间是一个很奇妙的东西,它似乎和另3维空间有着非常大的不同,最关键的一点是,它似乎是有方向性的!拿空间来说,各个方向没有什么区别,你可以朝左走,也可以向右走,但在时间上,你只能从“过去”向“未来”移动,而无法反过来!虽然有太多的科幻故事讲述人们如何回到过去,但在现实中,这从来也没有发生过,而且很可能永远不会发生!这样猜测的理由还是基于某种类似人择原理的东西:假如理论上可以回到过去,那么虽然我们不行,未来的人却可以,但从未见到他们“回到”我们这个时代。所以很有可能的是,未来任何时代的人们都无法做到让时钟反方向转动,它是理论上无法做到的! 这看起来很正常,无法逆着时间箭头运动,这似乎天经地义。但在物理上,这却是令人困惑的,因为在理论中,似乎没有什么特征可以显示出时间有一个特别的方向。不论是牛顿还是爱因斯坦的理论,它们都是时间对称的!中学老师告诉你t0时刻的状态,你就可以向“未来”前进,推出tn时刻,但也可以反过来向“过去”前进,推出-tn时刻。理论没有告诉我们为什么时间只能向tn移动,而不可以反过来向-tn移动!事实上,在基本层面上,不管时间是正着走还是倒着走,它都是符合物理定律的!但是,一旦脱离基本层面,上升到一个比较高的层次,时间之矢却神秘地出现了:假如我们不考虑单个粒子,而考虑许多粒子的组合,我们就发现一个强烈的方向。比如我们本身只能逐渐变老,而无法越来越年轻,杯子会打碎,但绝不会自动粘贴在一起。这些可以概括为一个非常强大的定律,即著名的热力学第二定律,它说,一个孤立体系的混乱程度总是不断增加的,它的量度称为“熵”。换句话说,熵总是在变大,时间的箭头指向熵变大的那个方向!
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- 上帝掷骰子吗
微观规律大多允许时间反演,宏观世界却总朝熵增加的方向变化,参见 时间之矢在熵增加的方向上出现。物理学另一条未完的线是 统一理论仍缺少引力,弱电统一、大统一和万能理论指向不同层级,不能只被一个“万物理论”的名字包在一起。