于越变越糟:桌面上个完整杯子是个高度有序状态,而地板上破碎杯子是个无序状态。人们很容易从早先桌子上杯子变成后来地面上碎杯子,而不是相反。
无序度或熵随着时间增加是个所谓时间箭头例子。时间箭头将过去和将来区别开来,使时间有方向。至少有三种不同时间箭头:第个,是热力学时间箭头,即是在这个时间方向上无序度或熵增加;然后是心理学时间箭头,这就是们感觉时间流逝方向,在这个方向上们可以记忆过去而不是未来;最后,是宇宙学时间箭头,在这个方向上宇宙在膨胀,而不是收缩。
将在这章论断,宇宙无边界条件和弱人择原理起能解释为何所有三个箭头指向同方向。此外,为何必须存在个定义得很好时间箭头。将论证心理学箭头是由热力学箭头所决定,并且这两种箭头必须总是指向相同方向。如果人们假定宇宙无边界条件,们将看到必然会有定义得很好热力学和宇宙学时间箭头。但对于宇宙整个历史来说,它们并不总是指向同方向。然而,将指出,只有当它们指向致时,对于能够发问为何无序度在宇宙膨胀时间方向上增加智力生命发展,才有合适条件。
首先,要讨论热力学时间箭头。总存在着比有序状态更多得多无序状态这事实,是使热力学第二定律存在原因。譬如,考虑盒拼板玩具,存在个并且只有个使这些小纸片拼成幅完整图画排列。另方面,存在巨大数量排列,这时小纸片是无序,不能拼成幅画。
假设个系统从这少数有序状态之中个出发。随着时间流逝,这个系统将按照科学定律演化,而且它状态将改变。到后来,因为存在着更多无序状态,它处于无序状态可能性比处于有序状态可能性更大。这样,如果个系统服从个高度有序初始条件,无序度会随着时间增加而增大。
假定拼板玩具盒纸片从能排成幅图画有序组合开始,如果你摇动这盒子,这些纸片将会采用其他组合,这可能是个不能形成幅合适图画无序组合,就是因为存在如此之多得多无序组合。有些纸片团仍可能形成部份图画,但是你越摇动盒子,这些团就越可能被分开,这些纸片将处于完全混乱状态,在这种状态下它们不能形成任何种类图画。这样,如果纸片从个高度有序状态初始条件出发,纸片无序度将可能随时间而增加
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