我們在前幾章中看到了，長期以來人們關(guān)于時間性質(zhì)的觀點(diǎn)是如何變化的。直到本世紀(jì)初（即20世紀(jì)初――編者注），人們還相信絕對時間。也就是說，每一事件可由一個稱為“時間”的數(shù)以惟一的方式來標(biāo)記，所有好的鐘在測量兩個事件之間的時間間隔上都是一致的。然而，對于任何正在運(yùn)動的觀察者，不管他怎么運(yùn)動，光速總是一樣的這一發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了相對論――而在相對論中，人們必須拋棄存在一個惟一的絕對時間的觀念，相反，每個觀察者都有由他攜帶的鐘記錄的他自己的時間測量：不同觀察者攜帶的鐘不必要一致。這樣，相對于進(jìn)行測量的觀察者而言，時間變成一個更個人的概念。

    當(dāng)人們試圖統(tǒng)一引力和量子力學(xué)時，必須引入“虛”時間的概念。虛時間是不能和空間方向區(qū)分的。如果一個人能往北走，他就能轉(zhuǎn)過頭并朝南走；同樣的，如果一個人能在虛時間里向前走，他應(yīng)該能夠轉(zhuǎn)過來并往后走。這表明在虛時間里，往前和往后之間不可能有重要的差別。另一方面，當(dāng)人們考察“實(shí)”時間時，正如眾所周知的，在前進(jìn)和后退方向存在著非常巨大的差別。過去和將來之間的這種差別從何而來？為何我們記住過去而不是將來？

    科學(xué)定律并不區(qū)別過去和將來。更精確地講，正如前面解釋的，科學(xué)定律在稱作C、P和T的聯(lián)合作用（或?qū)ΨQ）下不變。（C是指用反粒子替代粒子。P的意思是取鏡像，這樣左和右就相互交換了。而T是指顛倒所有粒子的運(yùn)動方向：事實(shí)上，是使運(yùn)動倒退回去。）在所有正常情形下，制約物體行為的科學(xué)定律在CP聯(lián)合對稱下獨(dú)自不變。換言之，對于其他行星上的居民，若他們是我們的鏡像并且由反物質(zhì)而不是物質(zhì)構(gòu)成，則生活會剛好和我們一樣。

    如果科學(xué)定律在CP聯(lián)合作用以及CPT聯(lián)合作用下都不變，它們也必須在單獨(dú)的T作用下不變。然而，在日常生活的實(shí)時間中，前進(jìn)和后退的方向之間還是有一個大的差異。想像一杯水從桌子上滑落下，在地板上被打碎。如果你將其錄像，你可以容易地辨別出它是向前進(jìn)還是向后退。

    如果將其倒放回來，你會看到碎片忽然集中到一起離開地板，并跳回到桌子上形成一個完整的杯子。你可斷定錄像是在倒放，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪袕奈匆娺^這種行為。如果發(fā)生這樣的事，陶瓷業(yè)將無生意可做。

    為何我們從未看到破碎的杯子集合起來，離開地面并跳回到桌子上，通常的解釋是這違背了熱力學(xué)第二定律。

    它可表述為，在任何閉合系統(tǒng)中無序度或熵總是隨時間而增加。換言之，它是穆菲定律的一種形式：事情總是越變越糟！桌面上一個完整的杯子是一個高度有序的狀態(tài)，而地板上破碎的杯子是一個無序的狀態(tài)。人們很容易從早先桌子上的杯子變成后來地面上的碎杯子，而不是相反。

    無序度或熵隨著時間增加是所謂的時間箭頭的一個例子。時間箭頭將過去和將來區(qū)別開來，使時間有了方向。

    至少有三種不同的時間箭頭：第一個，是熱力學(xué)時間箭頭，即是在這個時間方向上無序度或熵增加；然后是心理學(xué)時間箭頭，這就是我們感覺時間流逝的方向，在這個方向上我們可以記憶過去而不是未來；最后，是宇宙學(xué)時間箭頭，宇宙在這個方向上膨脹，而不是收縮。

    我將在這一章論斷，宇宙的無邊界條件和弱人存原理一起能解釋為何所有的三個箭頭指向同一方向――此外，為何必須存在一個定義得很好的時間箭頭。我將論證熱力學(xué)箭頭確定心理學(xué)箭頭，并且這兩種箭頭必須總是指向相同的方向。如果人們假定宇宙的無邊界條件，我們將看到必然存在定義得很好的熱力學(xué)和宇宙學(xué)時間箭頭。但對于宇宙的整個歷史來說，它們并不總是指向同一方向。然而，我將論斷，只有當(dāng)它們指向一致時，對于能夠發(fā)問為何無序度在宇宙膨脹的時間方向上增加的智慧生命的發(fā)展，才有合適的條件。

    首先，我要討論熱力學(xué)時間箭頭?？偞嬖谥扔行驙顟B(tài)多得多的無序狀態(tài)的這一事實(shí)，導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律。

    譬如，考慮一盒拼板玩具，存在一個并且只有一個使這些小紙片拼成一幅完整圖畫的排列。另一方面，存在巨大數(shù)量的排列，這時小紙片是無序的，不能拼成一幅畫。

    假設(shè)一個系統(tǒng)從這少數(shù)的有序狀態(tài)之一出發(fā)。隨著時間流逝，這個系統(tǒng)將按照科學(xué)定律演化，而且它的狀態(tài)將改變。到后來，因?yàn)榇嬖谥嗟臒o序狀態(tài)，它處于無序狀態(tài)的可能性比處于有序狀態(tài)更大。這樣，如果一個系統(tǒng)服從一個高度有序的初始條件，它的無序度就會隨著時間的增加而增大。

    假定拼板玩具盒的紙片從排成一幅圖畫的有序組合開始，如果你搖動這盒子，這些紙片將會采用其他組合，這很可能是一個不形成一幅合適圖畫的無序的組合，就是因?yàn)榇嬖谌绱酥嗟枚嗟臒o序的組合。有一些紙片團(tuán)仍可能形成部分圖畫，但是你越搖動盒子，這些團(tuán)就越可能被分開，這些紙片將處于完全混亂的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下它們不能形成任何種類的圖畫。這樣，如果紙片從一個高度有序的狀態(tài)的初始條件出發(fā)，紙片的無序度將可能隨時間而增加。

    然而，假定上帝決定不管宇宙從何狀態(tài)開始，它都必須結(jié)束于一個高度有序的狀態(tài)，則在早期這宇宙很可能處于無序的狀態(tài)。這意味著無序度將隨時間而減小。你將會看到破碎的杯子集合起來并跳回到桌子上。然而，任何觀察杯子的人都生活在無序度隨時間減小的宇宙中，我將論斷這樣的人會有一個倒溯的心理學(xué)時間箭頭。這就是說，他們會記住將來的事件，而不是過去的事件。當(dāng)杯子被打碎時，他們會記住它在桌子上的情形；但是當(dāng)它在桌子上時，他們不會記住它在地面上的情景。

    由于我們不知道大腦工作的細(xì)節(jié)，所以談?wù)撊祟惖挠洃浭窍喈?dāng)困難的。然而，我們確實(shí)完全知道計(jì)算機(jī)的記憶器是如何工作的。因此，我將討論計(jì)算機(jī)的心理學(xué)時間箭頭。我認(rèn)為，可以合理假定計(jì)算機(jī)和人類有相同的箭頭。

    如果不是這樣，人們可能因?yàn)閾碛幸慌_記住明天價(jià)格的計(jì)算機(jī)而在股票交易中大發(fā)利市！

    大體來說，計(jì)算機(jī)的記憶器是一個包含可處于兩種狀態(tài)中的任一種的元件的設(shè)備，算盤是一個簡單的例子。其最簡單的形式是由許多鐵條組成；每一根鐵條上有一念珠，此念珠可呆在兩個位置中的一個。在計(jì)算機(jī)記憶器進(jìn)行存儲之前，其記憶器處于無序態(tài)，念珠等幾率地處于兩個可能的狀態(tài)中（算盤珠雜亂無章地散布在算盤的鐵條上。）在記憶器和要記憶的系統(tǒng)相互作用后，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)，它肯定處于這種或那種狀態(tài)（每個算盤珠將要么位于鐵條的左邊，要么處于右邊）。這樣，記憶器就從無序態(tài)轉(zhuǎn)變成有序態(tài)。

    然而，為了保證記憶器處于正確的狀態(tài)，需要使用一定的能量（例如，移動算盤珠或給計(jì)算機(jī)接通電源）。這能量以熱的形式耗散了，從而增加了宇宙的無序度的量。人們可以證明，這個無序度增量總比記憶器本身有序度的增量大。

    這樣，由計(jì)算機(jī)冷卻風(fēng)扇排出的熱量表明計(jì)算機(jī)將一個項(xiàng)目記錄在它的記憶器中時，宇宙的無序度的總量仍然增加。

    計(jì)算機(jī)記憶過去的時間方向和無序度增加的方向是一致的。

    因此，我們對時間方向的主觀感覺或心理學(xué)時間箭頭，是在我們頭腦中由熱力學(xué)時間箭頭決定的。正像一臺計(jì)算機(jī)，我們必須在熵增加的順序上將事物記住。這幾乎使熱力學(xué)定律變成為無聊的東西。無序度隨時間的增加乃是因?yàn)槲覀兪窃跓o序度增加的方向上測量時間。你不可能有比這個更具勝算的打賭了！