为什么时间箭头是单向的,即为什么时间的流动是单向的呢?

首先,关于时间箭头,涉及到科学和哲学的广泛讨论,包括诸如因果箭头、心理学箭头、热力学箭头、电动力学箭头、宇宙学箭头、量子力学箭头等等。本文尽量弱化哲学讨论,尽可能地聚焦在科学角度。主要谈论一下热力学和量子力学箭头。(已有答主从时空结构的角度谈论过这个问题了,这里我不再狗尾续貂) 0,在谈论之前我先澄清一件事。当我们说“时间箭头是单向的”或者“流动是单向的”,我们说的是什么东西?

从表面的语义上来看,我们假定存在着一种东西,叫做“时间”。这种东西是在流动的 - 它的流动方向不受任何事物的影响,总是“朝前”的。

但是,从物理学的角度,更加自然的做法不是去讨论“时间本身”的“流动”,而是把时间作为一个事件有序排列的维度。所谓的“时间箭头”,不是时间本身是不是有一个箭头,而是讨论在时间维度上,物理现象的不对称性。也就是说,在时间序列中,它的两端有着显著差异,于是我们就有了“历史”和“未来”的区别。是事件序列的不对称性赋予了“时间”一个箭头。

我可以姑且把前者叫做“时间流动”图景,后者叫做“时间序列”图景。

至于为何我们不采取第一种把时间看做是一种流动的实体的看法,我们后面再说。

另外,关于时间箭头的科普可谓是汗牛充栋。但是真正说得特别清楚明白的,却不多见,往往失于偏颇,或者根本就不能解决问题。这里我向大家推荐一本科普著作:

Sean Caroll 写的 From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time.[1]

语言简单,并且论述相当清楚。亚马逊的 audible 还有他自己朗读的有声书,不得不说,他的声音也挺好听,并且读得十分清晰,听力不好的人都可以听明白,开车的时候听一听,非常有舒缓心情之功效。 1,首先说一下热力学箭头。所谓热力学箭头,指的就是热力学第二定律的结论:孤立系统的熵总是增加。如果我们把整个宇宙看做是一个孤立系统,那么宇宙的熵就是不断增加的。那么,在整个宇宙的历史线上,就必然两端不对称:一端低熵,我们称之为“历史”,另一端高熵,我们称之为“未来”。于是,熵就成了一种时间箭头。

我的历史回答中,曾经详细谈论过一个问题,就是为何微观定律时间可逆,热力学上却总是熵增?诸如这两个答案:


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