明天那边的过去
这无垠空间的永恒沉默，让我满心忧惧。
——布莱兹·帕斯卡（Blaise Pascal），《思想录》[283]
在本书中我们探讨了时间之箭的意义，时间之箭在热力学第二定律
中的体现，及与宇宙学和宇宙起源的关系。我们背景知识终于够多了，
可以都拼到一起试试看能不能一劳永逸地解决这个问题：我们可观测宇
宙的熵早期为什么那么低？（为了不至于一开始就被非对称性的术语蛊
惑，换成下面这个问题或许更好：我们为什么会生活在与熵极低的状态
毗邻的时间里？）
我们会试着面对这个问题，但我们并不知道答案。我们只有一些想
法，其中有些似乎比别的更有戏，但所有这些都有几分雾里看花，也肯
定还缺最后几块拼图。这是留给你们的科学。实际上，这正是科学中最
激动人心的部分——你有了些摆在一起的线索，还有些很有戏的想法，
但仍然在苦苦思索最终答案。希望本章描述的前景能成为对你大有帮助
的引导，无论宇宙学家在寻求解决这些深奥问题的过程中，下一步会走
向何方[284]。
冒着被说成唐僧的危险，我们最后再复习一遍这个难题，这样我们
就能知道可以接受的答案是什么样子的。
时间之箭的所有宏观表现——我们能把鸡蛋摊成鸡蛋饼但不能
反过来，牛奶很容易混进咖啡里但绝对不会跟咖啡自动分开，我们
能记住过去而不是未来——都可以根据热力学第二定律，追溯到熵
增加的倾向。19世纪70年代，玻尔兹曼解释了第二定律的微观基
础：熵计量与每个宏观态对应的微观态数目，因此，如果我们（无
论出于什么原因）从熵相对较低的状态起步，那么熵在未来几乎总
是会增加。但由于物理学基本定律是可逆的，如果只需要考虑当前
为低熵状态的条件，我们就会同样有理由预计熵在过去比现在高。
现实世界似乎并不是这么运作的，因此我们得有点儿别的什么来作
为判断依据。这“别的什么”就是过去假说：假设宇宙在极早期处
于熵极低的状态，而现在我们正见证着宇宙松弛为高熵状态。为什
么过去假说能成立？这个问题属于宇宙学范畴。人存原理远远无法
胜任这项任务，因为我们很容易发现自己可以由德西特空间中的随
机波动组成（玻尔兹曼大脑），除了我们之外别无他物。同样，暴
胀本身也不能解决这个问题，因为暴胀要求的起点甚至比传统大爆
炸模型的熵还要低。所以问题仍然盘桓不去：为什么过去假说在我
们宇宙的可观测区域内成立？
我们来看看是否没法在这个问题上取得进展。
状态空间演化
从最明显的假设开始：最深层的物理学基本定律就是不可逆的。我
提到这种可能的时候总是尽可能小心，也总是讲得好像没几分把握，或
不值得我们认真探讨一样。这样做有充分理由，尽管并非没有漏洞。
可逆系统有这些特点：状态空间一次性固定，而这些状态在时间中
向前演化的规则能让信息守恒。两种不同状态从某初始时刻开始经过确
定时间的演化后，将按预期演化为两个不同状态——未来绝对不会变成
同一个状态。这样我们就能时间反演，因为系统目前所处的任何状态，
在任意时刻都有独一无二的先导状态。
破坏可逆性有个办法，就是让状态空间本身随着时间演化。也许宇
宙早期所能处于的状态就是要少一些，因此低熵也就没那么让人惊讶
了。这样一来，表现为跟当前宇宙同一个宏观态的很多可能微观态就都
没有可能的过去状态作为演化的出发点。
实际上，在说到膨胀宇宙的情形时，很多宇宙学家就隐含了这层意
思。如果我们将自己限制在“看起来像是量子场在均匀背景下轻微振动
的状态”，那么这部分状态空间肯定是在随着时间增长，因为空间本身
（按照老派的三维“空间”的概念）变大了。但这跟假设整个状态空间真
的在随着时间变化还是很不一样。你只要坐下来认真想一想这到底是什
么意思，就基本上不可能宣称自己支持这个想法。我在论证早期宇宙经
过微调（宇宙早期的所有可能状态包括了看起来跟今天的宇宙一样的状
态以及各种熵更高的状态）时就明确反对过这种可能性。
状态空间随时间变化这个思路最古怪的地方在于，要额外有个时间
参数——独立于真实宇宙之外的“时间”概念，宇宙要随着这个时间参数
演化。一般我们会认为时间是宇宙的一部分——时空的坐标之一，可以
用各式各样的可预测重复时钟来测量。“现在什么时间了”这个问题，回
答起来总要涉及宇宙中正在进行的事件——也就是宇宙当前所处状态的
特征。（“短针指着3，长针指着12。”）但如果状态空间真的在随着时
间变化，这个概念就不敷使用了。任意时刻的宇宙都肯定处于某个特定
状态。“宇宙处于状态X时的状态空间比处于状态Y时的状态空间要
小”，这么讲毫无意义。根据定义，状态空间要包括假设宇宙有可能处
于的全部状态（图81）。
图81 左图中的物理定律是可逆的：系统在固定的状态空间中演化，不同的初始状态唯一地演
化为不同的最终状态。中图为不可逆的例子，因为状态空间相对于某处时间参数增长了，晚期
的某些状态就没有能作为演化起点的过去状态。右图为另一种不可逆，其中状态空间保持固
定，但不同初始状态演变成了同样的最终状态
因此对于状态空间随时间改变的可能性，我们还必须假设一个时间
概念，这个概念并非仅由宇宙的状态特征所衡量，而是还外在于传统上
我们所理解的宇宙。这样我们说这番话才有意义：“外在时间参数等于
某值时，宇宙的状态空间相对较小；而当外在时间参数前进到另一个值
时，状态空间就变大了。”
对这个想法没什么好说的。是有可能，但很少会有人认为这么想就
能解决时间之箭的问题[285]。这需要我们重新思考目前理解物理定律的
方式；目前的框架中没有任何迹象表明在宇宙本身之外还有个时间参
数。因此，现在我们不能排除这个想法，但这个想法也并不能给我们带
来安慰。
不可逆运动
编造根本上就不可逆的物理学定律还有一种方法，就是尽管状态空
