时间箭头

非时间对称的物理规律
物理学在微观的层次几乎完全是时间对称的,这意味着物理学定律在时间流易的方向倒转之后仍然保持为真。但是在宏观层次却显得并不是那么回事:时间存在着明显的方向性。时间箭头(又称时间之箭)就是用于描述这种不对称的现象。
所谓“在微观的层次几乎完全是时间对称的”,通俗地说意指:随着尺度的减小,事件逆向发生的概率逐渐趋近于正向发生的概率。当尺度非常小时,我们认为两者是近似相等的。

预备知识

时间对称性可以通过一个简单的模拟实现来理解。如果时间是对称的,你可以将影片的一段镜头倒过来放,也能理解到发生的事情。例如引力是对称的话你可以将一个行星围绕太阳运转的轨道倒过来放,这个路径仍然符合万有引力定律。事实上,因为引力是对称的,因此太阳系就正是这个样子。
但是当我们放大来看,我们现在想象在月亮上面往上扔一个球体到高点的录像回放。正着放的时候,我们看到球向上移动的过程中因为引力逐渐慢下来。如果反过来的话,则球往下掉的速度越来越快。这里就有点不对称了,一个是上升越来越慢,一个是下降越来越快。然而,两种情况下球都是向着月亮加速(也就是背着月亮的方向减速),因此引力始终还是对称的,只是现象不对称,而又当时间压缩到只有一瞬近乎暂停,两者状态又几乎相同。