宇宙光阴故事
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从小老师就告诉你“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”。
掉在地上摔碎的玻璃杯无法自动复原，英语考试时的听力材料错过了也不能再听一次。每过一天日历会撕掉一页，每次生日你都长大一岁。这一切现象都指示着，时间一直在向前流逝。假如我们走错了路，只需要调个头原路返回就行了，可时间一旦流走，就再也没有重来的机会。
这些都是你认为理所当然的事，不过它们被物理学家专门用“时间箭头”这个概念来描述。时间箭头永远指向一个方向，从过去到未来。我们可以根据自己增大的年龄来深切地感受时间的流逝，那么宇宙呢？浩瀚而静谧的宇宙里，时间箭头又体现在何处？
这首先要从一个新的物理名词说起——“熵”。当你刚拿到乐高积木的时候，它们是一些杂乱而无序的拼图块儿。经过千辛万苦的努力，一个成型的积木诞生，它看起来更为整齐有序。物理学家用“熵”来描述一个系统的有序程度，越混乱无序的系统，熵值就越高。所以，散乱的乐高积木块比成型的乐高积木熵值更高。我们都知道，想让乐高变得有序很费劲，可把搭好的积木弄散乱就要容易多了。换句话说，让熵值变大是一件相对简单的事。
其实，从乐高到宇宙，遵循的都是类似的规律。每一个孤立系统中，自发状态下的熵值总是增大的。这便是时间箭头的一个最典型的表现。要想判断两种状态哪个先产生，哪个后产生，只需要比较它们的有序程度就行了。时间箭头，指向熵增方向。
时间箭头的另一个指向，体现在宇宙学尺度。宇宙诞生于大爆炸，之后便一直在经历着膨胀过程，因此，时间箭头指向宇宙膨胀的方向。说到这里你可能会想，既然如此，如果宇宙开始收缩了，是不是就意味着时间可以倒流了呢？毕竟这件事情从整个宇宙维度来看，短期内不会发生，不过有一个地方倒是可以接近这样的设想。那里引力非常非常大，天体物质因此呈现出坍缩状态。
说到这里你一定猜到了，是神秘的黑洞。很多科幻小说都设想过在黑洞里发生时间倒流的桥段。的确，在黑洞中物质是在收缩的，无序程度也在变小。同时，相对论也会告诉你，引力增大会让时间的流逝变慢。只不过……就算真的进入黑洞，还没等你体会到时间静止所发生的怪异事件，你的身体就已经被巨大的引力撕碎了。黑洞对科学家而言还很陌生，更没有人去过那里。所以在那里的时光究竟是什么样的，我们似乎也不得而知。
在目前所知的世界里，没人能说出时间箭头的原理是什么，但宇宙万物都在时间箭头的指示下运转着。不仅是科幻小说家，相信你也幻想过拥有一台时光机器，坐着它去跟未来的自己打个招呼。其实，按照相对论，在超快的运动速度或者超强的引力场下，时光流逝确实会变慢。但遗憾的是，技术的限制使得现实世界不存在任何一台时光机。
所以，现在你唯一能做的就是把握好每一寸光阴。
参考资料：
1.「英」斯蒂芬·霍金 《宇宙简史 起源与归宿》 译林出版社
2.《万物》2019年11期 《时间旅行新手指南》
作者：比邻星
审稿：于颖卓，中科院地理科学与资源研究所博士
