时间是我们生活中不可或缺的一个概念,我们用它来安排日程、回忆过去、规划未来。但是如果你有没有仔细想过,时间究竟是什么?
关于时间,最简单的解释就是,时间是一种度量,就像长度、质量和温度一样。我们用时间来测量事件发生的顺序和持续的方式。例如我们可以说今天是星期四,昨天是星期三,明天是星期五,我们也可以说,一个苹果从树上掉下来,花了两秒钟。
但仔细想想你说会发现,时间和其他度量有一个很大的不同,那就是它只能向一个方向流动,从过去到现在,然后再到未来。这就是所谓的时间的箭头。那么,为什么时间有这样的特性呢?为什么它不能像空间一样,可以在任何方向上移动呢?
要回答这个问题,我们需要引入另一个物理学的概念,那就是熵。熵是一种衡量系统混乱程度的物理量,它随着时间的推移而增加。
比如说当你把一杯热水和一杯冷水混合在一起时,水的温度会均匀分布,而不会再分开。这就是熵增加的过程。当你把一张纸放在火上烧时,纸会变成灰烬和烟雾,而不会再变回纸。这也是熵增加的过程。
熵增加的原因是自然界有一个基本的规律,那就是热力学第二定律。它告诉我们,在一个封闭的系统中,熵总是趋向于最大化。也就是说,在所有可能发生的事件中,最有可能发生的那些事件都会导致熵增加。
例如在一个封闭的房间里,如果你把所有东西都堆在一起,那么房间里的熵就会比较低,因为东西都很有序,但是如果你把所有东西都随意地扔在地上,那么房间里的熵会比较高,因为东西都很混乱。显然后者比前者更有可能发生。
那么,熵和时间有什么关系呢?其实,熵就是决定时间流动方向的关键因素。因为熵总是随着时间增加,所以过去总是比现在有更低的熵,未来总是比现在有更高的熵,这就是时间的箭头。
但问题是,如果熵总是增加,那么宇宙最初的状态应该是最低熵的状态吗?如果是这样,那么宇宙最初的状态又是什么样子呢?
物理学家认为,宇宙最初的状态就是“奇点”,它是一种非常特殊和有序的状态,它的熵非常低。从“奇点”发生“大爆炸”那时起,宇宙就开始膨胀和冷却,熵也不断地增加,时间也开始流动。
然而这又引出了一个新的问题。为什么宇宙最初的状态是这样的呢?为什么它不是一个更高熵的状态呢?
实际上,这个问题是现代物理学的一个重要的前沿课题,目前还没有一个确定的答案。有人认为,这是一个偶然的结果,有人认为,这是一个必然的结果,还有些人认为,这是一个选择的结果,这些不同的观点都有各自的理由和证据,但都还没有得到广泛的认可和验证。