第23章
空间和時間可以形成一個沒有边界的闭曲面的思想，对于上帝在宇宙事务中的作用還有一個深远的含义。随着科学理论在描述事件的成功，大部分人进而相信上帝允许宇宙按照一套定律来演化，而不介入其间促使宇宙触犯這些定律。然而，定律并沒有告诉我們，字宙的太初应该像什么样子——它依然要靠上帝去卷紧发條，并選擇如何去启动它。只要宇宙有一個开端，我們就可以设想存在一個造物主。但是，如果宇宙确实是完全自足的，沒有边界或边缘，它就既沒有开端也沒有终结——它就是存在。那么，還会有造物主存身之处嗎？
第九章時間箭头
我們在前几章中看到了，长期以来人们關於時間性质的观点是如何变化的。直到本世纪初，人们還相信绝对時間。也就是說，每一事件可由一個称为“時間”的数以唯一的方式来标记，所有好的钟在测量两個事件之间的時間间隔上都是一致的。然而，对于任何正在运动的观察者光速总是一样的這一发现，导致了相对论；而在相对论中，人们必须抛弃存在一個唯一的绝对時間的观念。代之以每個观察者携带的钟所记录的他自己的時間测量——不同观察者携带的钟不必要读数一样。這样，对于进行测量的观察者而言，時間变成一個更主观的概念。
当人们试图统一引力和量子力学时，必须引入“虚”時間的概念。虚時間是不能和空间方向区分的。如果一個人能往北走，他就能转過头并朝南走；同样的，如果一個人能在虚時間裡向前走，他应该能够转過来并往后走。這表明在虚時間裡，往前和往后之间不可能有重要的差别。另一方面，当人们考察“实”時間时，正如众所周知的，在前进和后退方向存在有非常巨大的差别。這過去和将来之间的差别从何而来？为何我們记住過去而不是将来？
科学定律并不区别過去和将来。更精确地讲，正如前面所解释的，科学定律在称作c、p和t的联合作用（或对称）下不变。（c是指将反粒子来替代粒子；p的意思是取镜象，這样左和右就互相交换了；t是指颠倒所有粒子的运动方向，也就是使运动倒退回去。）在所有正常情形下，制约物体行为的科学定律在cp联合对称下不变。换言之，对于其他行星上的居民，若他们是我們的镜像并且由反物质而不是物质构成，则生活会刚好是同样的。
如果科学定律在cp联合对称以及cpt联合对称下都不变，它们也必须在单独的t对称下不变。然而，在日常生活的实時間中，前进和后退的方向之间還是有一個大的差异。想像一杯水从桌子上滑落到地板上被打碎。如果你将其录像，你可以容易地辨别出它是向前进還是向后退。如果将其倒回来，你会看到碎片忽然集中到一起离开地板，并跳回到桌子上形成一個完整的杯子。你可断定录像是在倒放，因为這种行为在日常生活中从未见過。如果這样的事发生，陶瓷业将无生意可做。
为何我們从未看到碎杯子集合起来，离开地面并跳回到桌子上，通常的解释是這违背了热力学第二定律所表述的在任何闭合系统中无序度或熵总是随時間而增加。换言之，它是穆菲定律的一种形式：事情总是趋向于越变越糟：桌面上一個完整的杯子是一個高度有序的状态，而地板上破碎的杯子是一個无序的状态。人们很容易从早先桌子上的杯子变成后来地面上的碎杯子，而不是相反。
无序度或熵随着時間增加是一個所谓的時間箭头的例子。時間箭头将過去和将来区别开来，使時間有了方向。至少有三种不同的時間箭头：第一個，是热力学時間箭头，即是在這個時間方向上无序度或熵增加；然后是心理学時間箭头，這就是我們感觉時間流逝的方向，在這個方向上我們可以记忆過去而不是未来；最后，是宇宙学時間箭头，在這個方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。
我将在這一章论断，宇宙的无边界條件和弱人择原理一起能解释为何所有的三個箭头指向同一方向。此外，为何必须存在一個定义得很好的時間箭头。我将论证心理学箭头是由热力学箭头所决定，并且這两种箭头必须总是指向相同的方向。如果人们假定宇宙的无边界條件，我們将看到必然会有定义得很好的热力学和宇宙学時間箭头。但对于宇宙的整個歷史来說，它们并不总是指向同一方向。然而，我将指出，只有当它们指向一致时，对于能够发问为何无序度在宇宙膨胀的時間方向上增加的智力生命的发展，才有合适的條件。
首先，我要讨论热力学時間箭头。总存在着比有序状态更多得多的无序状态的這一事实，是使热力学第二定律存在的原因。譬如，考虑一盒拼板玩具，存在一個并且只有一個使這些小纸片拼成一幅完整图画的排列。另一方面，存在巨大数量的排列，這时小纸片是无序的，不能拼成一幅画。
假设一個系统从這少数的有序状态之中的一個出发。随着時間流逝，這個系统将按照科学定律演化，而且它的状态将改变。到后来，因为存在着更多的无序状态，它处于无序状态的可能性比处于有序状态的可能性更大。這样，如果一個系统服从一個高度有序的初始條件，无序度会随着時間的增加而增大。
假定拼板玩具盒的纸片从能排成一幅图画的有序组合开始，如果你摇动這盒子，這些纸片将会采用其他组合，這可能是一個不能形成一幅合适图画的无序的组合，就是因为存在如此之多得多的无序的组合。有一些纸片团仍可能形成部份图画，但是你越摇动盒子，這些团就越可能被分开，這些纸片将处于完全混乱的状态，在這种状态下它们不能形成任何种类的图画。這样，如果纸片从一個高度有序的状态的初始條件出发，纸片的无序度将可能随時間而增加。
然而，假定上帝决定不管宇宙从何状态开始，它都必须结束于一個高度有序的状态，则在早期這宇宙有可能处于无序的状态。這意味着无序度将随時間而减小。你将会看到破碎的杯子集合起来并跳回到桌子上。然而，任何观察杯子的人都生活在无序度随時間减小的宇宙中，我将论断這样的人会有一個倒溯的心理学時間箭头。這就是說，他们会记住将来的事件，而不是過去的事件。当杯子被打碎时，他们会记住它在桌子上的情形；但是当它是在桌子上时，他们不会记住它在地面上的情景。
由于我們不知道大脑工作的细节，所以讨论人类的记忆是相当困难的。然而，我們确实知道计算机的记忆器是如何工作的。所以，我将讨论计算机的心理学時間箭头。我认为，假定计算机和人类有相同的箭头是合理的。如果不是這样，人们可能因为拥有一台记住明年价格的计算机而使股票交易所垮台。
大体来說，计算机的记忆器是一個包含可存在于两种状态中的任一种状态的元件的设备，算盘是一個简单的例子。其最简单的形式是由许多铁條组成；每一根铁條上有一念珠，此念珠可呆在两個位置之中的一個。|qi-shu-wang|在计算机记忆器进行存储之前，其记忆器处于无序态，念珠等几率地处于两個可能的状态中。（算盘珠杂乱无章地散布在算盘的铁條上）。在记忆器和所要记忆的系统相互作用后，根据系统的状态，它肯定处于這种或那种状态（每個算盘珠将位于铁條的左边或右边。）這样，记忆器就从无序态转变成有序态。然而，为了保证记忆器处于正确的状态，需要使用一定的能量（例如，移动算盘珠或给计算机接通电源）。這能量以热的形式耗散了，从而增加了宇宙的无序度的量。人们可以证明，這個无序度增量总比记忆器本身有序度的增量大。這样，由计算机冷却风扇排出的热量表明计算机将一個项目记录在它的记忆器中时，宇宙的无序度的总量仍然增加。计算机记忆過去的時間方向和无序度增加的方向是一致的。
所以，我們对時間方向的主观感觉或心理学時間箭头，是在我們头脑中由热力学時間箭头所决定的。正像一個计算机，我們必须在熵增加的顺序上将事物记住。這几乎使热力学定律变成为无聊的东西。无序度随時間的增加乃是因为我們是在无序度增加的方向上测量時間。你不可能有比這個更具胜算的打赌了！
但是究竟为何必须存在热力学時間箭头？或换句话說，在我們称之为過去時間的一端，为何宇宙处于高度有序的状态？为何它不在所有時間裡处于完全无序的状态？毕竟這似乎更为可能。并且为何无序度增加的時間方向和宇宙膨胀的方向相同？
在经典广义相对论中，因为所有已知的科学定律在大爆炸奇点处失效，人们不能预言宇宙是如何开始的。
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