在這個期間，初始的非均勻性被放大到足以解釋在我們周圍觀察到的結(jié)構(gòu)的起源。1992年宇宙背景探險者衛(wèi)星（cobe）首次檢測到微波背景隨方向的非常微小的變化。這種非均勻性隨方向的變化方式似乎和暴脹模型以及無邊界設(shè)想的預(yù)言相符合。這樣，在卡爾·波普的意義上，無邊界設(shè)想是一種好的科學(xué)理論：它的預(yù)言可以被觀測證偽，但是卻被證實(shí)了。在一個各處物質(zhì)密度稍有變化的膨脹字宙中，引力使得較緊密區(qū)域的膨脹減慢，并使之開始收縮。這就導(dǎo)致星系、恒星和最終甚至像我們自己這樣微不足道的生物的形成。因而，我們在宇宙中看到的所有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可由宇宙無邊界條件和量子力學(xué)中的不確定性原理給予解釋。

空間和時間可以形成一個沒有邊界的閉曲面的思想，對于上帝在宇宙事務(wù)中的作用還有一個深遠(yuǎn)的含義。隨著科學(xué)理論在描述事件的成功，大部分人進(jìn)而相信上帝允許宇宙按照一套定律來演化，而不介入其間促使宇宙觸犯這些定律。然而，定律并沒有告訴我們，字宙的太初應(yīng)該像什么樣子——它依然要靠上帝去卷緊發(fā)條，并選擇如何去啟動它。只要宇宙有一個開端，我們就可以設(shè)想存在一個造物主。但是，如果宇宙確實(shí)是完全自足的，沒有邊界或邊緣，它就既沒有開端也沒有終結(jié)——它就是存在。那么，還會有造物主存身之處嗎？

第九章時間箭頭

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，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)以唯一的方式來標(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唯一的絕對時間的觀念。代之以每個觀察者攜帶的鐘所記錄的他自己的時間測量——不同觀察者攜帶的鐘不必要讀數(shù)一樣。這樣，對于進(jìn)行測量的觀察者而言，時間變成一個更主觀的概念。

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)和后退方向存在有非常巨大的差別。這過去和將來之間的差別從何而來？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，正如前面所解釋的，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是指將反粒子來替代粒子；p的意思是取鏡象，這樣左和右就互相交換了；t是指顛倒所有粒子的運(yùn)動方向，也就是使運(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，則生活會剛好是同樣的。

如果科學(xué)定律在cp聯(lián)合對稱以及cpt聯(lián)合對稱下都不變，它們也必須在單獨(dú)的t對稱下不變。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到地板上被打碎。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，因為這種行為在日常生活中從未見過。如果這樣的事發(fā)生，陶瓷業(yè)將無生意可做。

為何我們從未看到碎杯子集合起來，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)第二定律所表述的在任何閉合系統(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：事情總是趨向于越變越糟：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一個所謂的時間箭頭的例子。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，在這個方向上宇宙在膨脹，而不是收縮。

我將在這一章論斷，宇宙的無邊界條件和弱人擇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。我將論證心理學(xué)箭頭是由熱力學(xué)箭頭所決定，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，我們將看到必然會有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，我將指出，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力生命的發(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)更多得多的無序狀態(tài)的這一事實(shí)，是使熱力學(xué)第二定律存在的原因。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)之中的一個出發(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，因為存在著更多的無序狀態(tài)，它處于無序狀態(tài)的可能性比處于有序狀態(tài)的可能性更大。這樣，如果一個系統(tǒng)服從一個高度有序的初始條件，無序度會隨著時間的增加而增大。

假定拼板玩具盒的紙片從能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，這可能是一個不能形成一幅合適圖畫的無序的組合，就是因為存在如此之多得多的無序的組合。有一些紙片團(tuán)仍可能形成部份圖畫，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)，則在早期這宇宙有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)它是在桌子上時，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)，所以討論人類的記憶是相當(dāng)困難的。然而，我們確實(shí)知道計算機(jī)的記憶器是如何工作的。所以，我將討論計算機(jī)的心理學(xué)時間箭頭。我認(rèn)為，假定計算機(jī)和人類有相同的箭頭是合理的。如果不是這樣，人們可能因為擁有一臺記住明年價格的計算機(jī)而使股票交易所垮臺。

大體來說，計算機(jī)的記憶器是一個包含可存在于兩種狀態(tài)中的任一種狀態(tài)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之中的一個。|qi-shu-wang|在計算機(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）。在記憶器和所要記憶的系統(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)（每個算盤珠將位于鐵條的左邊或右邊。）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，由計算機(jī)冷卻風(fēng)扇排出的熱量表明計算機(jī)將一個項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。

所以，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)時間箭頭所決定的。正像一個計算機(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為我們是在無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！

但是究竟為何必須存在熱力學(xué)時間箭頭？或換句話說，在我們稱之為過去時間的一端，為何宇宙處于高度有序的狀態(tài)？為何它不在所有時間里處于完全無序的狀態(tài)？畢竟這似乎更為可能。并且為何無序度增加的時間方向和宇宙膨脹的方向相同？

在經(jīng)典廣義相對論中，因為所有已知的科學(xué)定律在大爆炸奇點(diǎn)處失效，人們不能預(yù)言宇宙是如何開始的。