時間的流逝朝向一個方向，單向流動性是時間的一個最明顯的特征，物理學(xué)家找到了“時間去哪兒了”問題的根源，時間從過去向未來，幾乎沒有一個事實(shí)會比時間的單向流動更為明顯，人們從過去走向未來，卻不能從未來走向過去，過去消失了，過去的事情成了人們大腦中記憶的符號，回憶難忘的時光，歌曲“時間去哪兒了”表達(dá)了人們的記憶體驗(yàn)。時間之河永恒地向前流動，科學(xué)家和哲學(xué)家將時間流動的方向稱為時間的“心理箭頭”或心理向量。設(shè)想一下，人們將一杯咖啡放在桌上，熱的咖啡自然地冷卻，但不可能發(fā)生逆向的過程，冷咖啡不能自然而然地變成熱咖啡。物體溫度在封閉體系中發(fā)生從高到低的變化，熱力學(xué)的時間箭頭成了物理學(xué)家最關(guān)心的問題之一。

《物理學(xué)評論E》雜志近日發(fā)表了一篇有關(guān)“時間之箭”的分析文章，兩位物理學(xué)家在文章中討論了長期分離的兩種時間概念，一是心理學(xué)含義的時間概念；一是熱力學(xué)含義的時間概念，可以將心理學(xué)和熱力學(xué)的兩種時間概念永久地合并為一個整體。熱力學(xué)的本質(zhì)原理揭示了大集群粒子的行為，比如：一杯咖啡飲料含有數(shù)以萬億個液態(tài)分子。熱運(yùn)動每次朝向無序甚至雜亂無章的組織體系移動，將咖啡杯放置在一間冷的房間，熱水分子有了更高的秩序或更高的組織結(jié)構(gòu)，依據(jù)熱力學(xué)的時間箭頭或時間的方向性原理，熱咖啡飲料逐漸地冷卻，最終達(dá)到了與房間周圍同樣的溫度。

熱力學(xué)物理學(xué)家用高熵值表示低秩序的組織狀態(tài)，用低熵值表示高秩序的組織狀態(tài)，熱咖啡有相對較低的熵值，冷咖啡有相對高的熵值。熱力學(xué)的時間之箭表明了熵值從低到高的變化過程，但有些熱力學(xué)物理學(xué)家不完全認(rèn)同熱力學(xué)的時間箭頭原理，他們習(xí)慣于描述物體的同時性運(yùn)動，大數(shù)量粒子的時間之箭向前和向后的移動同等有效，無論時間箭頭如何流向，任何復(fù)雜的物質(zhì)組織系統(tǒng)都在變化過程中增加了系統(tǒng)的熵值。宇宙大爆炸學(xué)說得到了越來越多證據(jù)的支持，在宇宙大膨脹的極早j期，原初的宇宙微觀結(jié)構(gòu)有十分低的熵值，但科學(xué)家目前不能檢測到宇宙極早期十分低的熵值。

有些物理學(xué)家不贊成最低熵值的假設(shè)，有些物理學(xué)家則認(rèn)為，宇宙熱力學(xué)的時間箭頭從大膨脹的極早時刻開始向前飛馳，宇宙從過去的低熵值向未來的高熵值轉(zhuǎn)變。天文學(xué)家觀測天體的運(yùn)動和演變，大眾人士有了“時間去哪兒了”的心理感受，過去的歲月在不經(jīng)意間就消失了。時間箭頭的兩種概念十分直觀，人們幾乎很難注意到兩者的差別，心理的時間之箭好似熱力學(xué)的時間之箭，洛杉磯南加州大學(xué)的物理學(xué)家托德·布朗解釋說，人類經(jīng)歷了千年時間，現(xiàn)在才能認(rèn)識到，人們對兩種概念的時間流逝比過去的理解更加清晰。在過去的幾個世紀(jì)，物理學(xué)家和哲學(xué)家開始將熱力學(xué)和心理學(xué)含義的時間之箭合二為一。

有很多的科研人士注意到，現(xiàn)實(shí)世界中有些儲存記憶的物體，比如：人類大腦和計(jì)算機(jī)硬盤，這些物體在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中變得更熱，運(yùn)行生熱的過程相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的熵值，時間不可逆的過程好似熱力學(xué)定律指明的一樣，存儲記憶的物體只能從過去移動到未來，沿著一個時間之維向前運(yùn)動。布朗和加州理工學(xué)院的物理學(xué)家倫納德·蒙洛迪諾有不同的看法，他們認(rèn)為記憶物體的運(yùn)行并非必然伴隨了生熱現(xiàn)象，例如：水池面的漣漪記錄了一塊石頭落水的事件，漣漪“記憶”在原則上可以有相反方向的傳播。

人的大腦是不是不僅有記憶過去，而且有記憶未來的功能？問題的關(guān)鍵是解開記憶的“時間之謎”，蒙洛迪諾和布朗嘗試了物理學(xué)中所謂的“思想實(shí)驗(yàn)”，他們的設(shè)想不是十分復(fù)雜，可以想象一下將兩間空室組成一個封閉的系統(tǒng)，一間空室充滿了氣體狀的粒子，這些粒子可以在室內(nèi)自由地跳動和移動，一間同樣尺寸的空室則沒有粒子，在充滿粒子的空室和沒有粒子的空室之間，開設(shè)了一條便于粒子進(jìn)出的通道。充滿粒子的空室處于低熵值的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，大量的粒子擠成一團(tuán)，好似宇宙極早期的狀態(tài)，大量的粒子濃縮在一起，處于高密度的能態(tài)。相互擠壓的粒子從一個空室沿著通道進(jìn)入另一個空室。根據(jù)熱力學(xué)的基本原理，兩個相互連通的空室最終分布了數(shù)量相同的粒子。

（編譯：2021-5-9 ）