雖然我們想當然地認為時間有一個給定的方向，但物理學(xué)家們卻不這么認為：大多數(shù)自然定律都是“時間可逆”的，這意味著如果時間被定義為倒退，它們也同樣有效。那么為什么時間總是向前走呢？它會一直這樣下去嗎？

時間有開始嗎

任何普遍的時間概念最終都必須以宇宙自身的進化為基礎(chǔ)。當你仰望宇宙時，你看到的是過去發(fā)生的事件，因為光需要時間才能到達我們這里。事實上，即使是最簡單的觀測也能幫助我們理解宇宙時間，例如夜空是黑暗的。如果宇宙有無限的過去和無限的范圍，夜空將是完全明亮的。

很長一段時間以來，包括愛因斯坦在內(nèi)的科學(xué)家們都認為宇宙是靜止的、無限的。自那以后的觀測表明，它實際上正在加速膨脹。這意味著它一定起源于一個更緊湊的狀態(tài)，我們稱之為大爆炸，這意味著時間確實有一個開始。事實上，如果我們尋找足夠古老的光，我們甚至可以看到大爆炸的殘余輻射：宇宙微波背景。

相對論

愛因斯坦的狹義相對論表明時間是相對的：相對于我，你移動得越快，相對于我對時間的感知，你的時間就會過得越慢。因此，在我們這個由不斷膨脹的星系、旋轉(zhuǎn)的恒星和旋轉(zhuǎn)的行星組成的宇宙中，時間的體驗是不同的，過去、現(xiàn)在和未來都是相對的。

因為宇宙在每個地方平均都是一樣的，在每個方向上平均看起來都是一樣的，所以確實存在一個宇宙時間。要測量它，我們所要做的就是測量宇宙微波背景的特性。宇宙學(xué)家用這個來確定宇宙的年齡：宇宙有137.99億年的歷史。

時間的箭頭

我們知道時間很可能是從大爆炸開始的，但還有一個揮之不去的問題，時間到底是什么？

要解開這個問題，我們必須看看空間和時間的基本性質(zhì)。在空間維度中，你可以上下左右前后移動。但是時間是不同的，它只有一個方向，永遠是向前的，而不會反向。那么為什么時間的維度是不可逆的呢？這是物理學(xué)中尚未解決的主要問題之一。

要解釋為什么時間本身是不可逆的，我們需要找到自然界中同樣不可逆的過程。在物理學(xué)中這樣的概念是，隨著時間的推移，事物往往變得不那么“整齊”。我們用一種叫作熵的物理特性來描述它，它編碼了事物的有序程度。

事實證明熵是一個很好的解釋時間箭頭的方法。隨著宇宙的發(fā)展，總熵會增加，這意味著宇宙從有序慢慢到無序。為什么宇宙一開始就處于這樣有序的狀態(tài)呢？這仍然被認為是一個謎。一些研究人員認為，大爆炸甚至可能不是開始，實際上可能存在平行宇宙，在那里時間朝不同的方向運行。(www.ws46.com)

時間會結(jié)束嗎

時間有一個開始，但它是否會結(jié)束取決于暗能量的性質(zhì)，正是暗能量使宇宙加速膨脹。這種膨脹的速度最終可能會撕裂宇宙，迫使它以大撕裂告終；或者，暗能量可能會衰減，逆轉(zhuǎn)大爆炸，以大收縮結(jié)束宇宙。

但這些未來場景會終結(jié)時間嗎？根據(jù)量子力學(xué)的奇怪規(guī)則，微小的隨機粒子可以瞬間從真空中彈出，這在粒子物理實驗中經(jīng)?？吹?。一些人認為暗能量可能導(dǎo)致這樣的“量子波動”，引發(fā)新的大爆炸，結(jié)束我們的時間線，開始新的時間線。雖然這是一種極端的推測，而且極不可能，但我們知道的是，只有當我們了解了暗能量，我們才能知道宇宙的命運。

那么最有可能的結(jié)果是什么？只有時間會給出答案。

本文作者為倫敦大學(xué)學(xué)院天體物理學(xué)家Thomas Kitching。