我们常常会用到“时间流逝”、“时光倒流”这类常用语,似乎潜意识里将时间归类为一种“流体”。但我们知道,宇宙的基本组成中根本就没有流体,流动的液体、拂过你脸颊的风,其实都是无数颗粒子共同作用的结果。这些粒子无时无刻都在做着压缩、膨胀、旋转、振动等一系列运动,当无数颗粒子一起运动时,就会出现流体的性质。那么,时间真的也会流动吗?
是的,时间也会流动,但这里所说的“流动”,并非如液体的可视化流动,而是指时间具有方向性。如果你对热力学稍有了解,你就会注意到热力学和时间之间有着重要的联系。打个比方说,你不小心把桌子上的咖啡杯打翻在地,杯子摔成碎片,咖啡洒在地上散发出香气。这时的你,有没有想象过这种场景的时间反演过程?即,洒在地上的咖啡和地面上的咖啡杯碎片,神奇地自动组合在一起,又回到你的桌面上冒着热气?
很显然,这简直是白日做梦,在现实生活中从来不可能出现这样的场景。那么是否可以说明时间反演是不存在的?或者说时光不可能倒流?先不忙着下结论,我们知道,在任何物理学的基本方程中,时间是没有方向的。像上面所说的咖啡杯恢复原状的过程,就和打碎咖啡杯一样,都符合物理学上的基本方程组。也就是说,如果能让时间停止,并反转所有粒子的运动方向,就会看到咖啡杯恢复原状又回到桌面上的情景。
由此,你应该发现了时间具有的一种不对称性。一不小心,就会导致咖啡杯掉在地上摔碎,但是,要让咖啡杯恢复原状回到桌子上,却需要杯子、咖啡、空气的每个原子和分子之间无法想象的、同时也是不可能出现的精确协作。到这里,就不得不提到物理学中的一个重要概念——熵。通俗地讲,熵就是某个对象从有序状态变为无序状态的程度,在热力学中,时间的方向正是熵增大的方向。
以摔碎的咖啡杯为例,没有打碎之前,咖啡杯和咖啡是有序的状态,即低熵状态;打碎后变为无序的状态,即熵增大了。随着时间的推移,我们只能倾向于看到被打碎的杯子和泼洒出来的咖啡,而不可能看到它们自发地恢复原状。那么,能不能更清楚地解释为什么时间的方向就是熵增大的方向?或者说,为什么我们只记得低熵的过去,而不是高熵的未来?
这里我们可以从现在普遍使用的计算机中找到一些重要的线索。比如说,假设有两个数字“4”和“2”,你可以通过程序,算出这两个数字的和值,得到“6”。但是,如果只看到,6,而不知道4和2,你是无法推断出到底是哪些数字相加得到了这个结果。这些信息已经被从计算机的内存中删掉了,而且这个操作是不可逆的。程序的任何物理实现都势必会让熵增加,简单地说,计算机之所以发热,是因为它必须要忘记一些东西。
所以说,运行计算机程序会使熵增大,由于计算机可以覆盖和删除信息,所以在计算机中存储信息的过程是不可逆的。如果人类大脑的物理记忆像计算机内存一样,它就只能形成对过去的记忆,也就是宇宙熵值较小的时候。因此,我们有理由相信,任何懂得信息处理的生命形式,都会记住与热力学的时间方向有关的过去,而不是未来的信息。