关于时间，最神秘的一点就是它有方向：过去和将来是不一样的，这就是时间之箭。

熵，用来度量物体或物体集合的“无序程度”。随着时间推移，熵会顽固地倾向于增加，或至少保持不变。这就是著名的热力学第二定律。

时间之箭不只是跟简单的机械过程有关，也是生命本身存在的必要特性之一。但是，怎样才算是一个神志清醒的人，其含义的深层特性之一也是来自时间之箭：我们记得住过去，却不会记得将来。

在物理学的基本定律中，过去和将来受到的是同等地位的对待；但说到我们如何认识这个世界，过去和将来就有了天壤之别。我们以记忆的形式将对过去的描绘存在脑子里。至于说将来，我们可以做出预测，但这些预测远远谈不上跟记忆里的过去一样可靠。

归根结底，我们能对过去形成可靠记忆的原因是，那时候的熵更低。

在像宇宙这样的复杂系统中，底层组分可以有很多方式将自身排列成“对过去有特定记忆的你，再加上剩下的那部分宇宙”的形式。如果你只知道这些—你现在存在，而且记得自己小学毕业那年夏天去了海边—那么你并没有足够信息来得出可靠的结论，说在自己那年夏天真的去了海边。结果表明最有可能的是你的记忆就像随机波动，和房间里的空间会自发聚集到房间的一边一样。为了让你的记忆说得通，你还得假定宇宙是以某种特定方式组织起来的——过去的熵比现在更低。

设想你走在大街上，在人行道上发现有枚鸡蛋破了，看起来好像就是前不久打破的。我们假设过去的熵更低，于是能以非常肯定的语气说，没多久之前这儿肯定有一枚没破的鸡蛋，有人掉在这儿的。说到将来，我们没有理由说熵会下降，因此对这枚鸡蛋之后的遭遇我们说不上来什么——可能性太多了。说不定他会一直搁在这里发霉，说不定有人会把它清走，也说不定会有小狗路过把它吃了。（不太可能说它会自动变回完好的鸡蛋，但严格说来也有这种可能。）人行道上的这枚鸡蛋就像你脑子里的记忆——这是先前事件的记录，但只有我们假定过去边界条件的熵很低才能成立。

我们也可以通过因果关系来区分过去和将来。也就是说，先出现的是原因（在时间上更早），后出现的是结果。这也是为什么在我们看来白王后如此荒谬——她怎么会在扎到手指之前就痛得叫了起来呢？我们还是得归咎于熵。想一下跳水的人扑通一声跳进泳池——飞溅的水花总是在跳下之后出现。但是，根据物理学的微观法则，将水中所有分子（以及泳池周围的空气，这扑通一声是要靠空气传播的）排列成刚好是“溅回去”并从泳池里弹射出一个跳水的人，也是有可能的。要做到这一点，就得对所有这些原子当中的每一个的位置和速度都作出精心选择，你要操的心超乎想象。如果你选的随机飞溅组合，那么在起作用的微观作用力就几乎不可能刚好那么齐心合力地吐出一个跳水的人来。

换句话说，我们在“结果”和“原因”之间做的区分，部分是“结果”通常都涉及熵增加。如果两个台球相撞又分开各走各的路，熵保持不变，那么哪个球都不能被单拎出来说是相互作用的原因。但如果你在开球的时候把母球打进一堆静止不动的子球中间（令熵显著增加），那我们就会说“母球是开球的原因”——尽管从物理学定律的角度来看这些球都完全相同。

本文摘自《从永恒到此刻》 作者：肖恩.卡罗尔

从永恒到此刻

从永恒到此刻 湖南科学技术出版社 2021.07

本书作者展示了时间之箭的存在为何应归因于大爆炸之前的环境，以及我们的宇宙只是大家族的一份子，在这个家族中，很多宇宙所经历的时间都与我们相向而行。所涉猎的话题，从熵到量子力学、时间旅行、信息论，再到生命的意义。读者所要面对的，就是理解我们为何存在。

这本书的作者是肖恩.卡罗尔，加州理工学院的理论物理学家，是美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士。

这个名字是不是很熟悉？

他写过多本有影响力的科普图书，每本那都不是小打小闹，而是试图解决“大问题”。

《寻找希格斯粒子》

寻找希格斯粒子 湖南科学技术出版社 2018年

这本书不仅解释了希格斯玻色子的重要性，而且详细介绍了大型强子对撞机这一有史以来建造的最大机器。加州理工学院理论物理学家卡罗尔对这一项目的缘起和进展都做了绘声绘色的描述。这是一个讲述有关人类如何在渴望理解宇宙的推动下做出我们这个时代最伟大的科学成就的故事。

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《大图景》

大图景 湖南科学i技术出版社 2019

本书探索了我们宇宙的历史，包括宇宙运转和进化的方式，也就是我们当前理解的整体图景，并尝试如何去理解这个世界，理解那些构成我们的物质，包括粒子、力和量子现象的领域，它们构成了我们感知和思考的系统的方式。同时，作者带我们思考这个世界的本质，在一个没有终极意义的宇宙中，应该如何构建意义和价值。

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隐藏的宇宙（即将上市）

隐藏的宇宙 湖南科学技术出版社 2021.08

每一秒都会产生千千万万个你。量子力学的多世界理论说，每发生一次量子事件，世界都会一分为二，这两个世界中所有一切全都一模一样，除了其中一个世界里这个量子事件并没有发生。卡罗尔以他独有的清晰笔触，揭示了超凡脱俗、让人大开眼界的宇宙真相，也一步步化解了主要的反对意见，牢固树立起颠扑不破的理论。