时间为何不能倒流(时间不能倒流是人类的幸运)

导语：时间为何不能倒流？

时间就像是离弦的利箭一样，向着未来呼啸而去，过去发生过的事情从来没有重现的机会，我们的生命也在时钟的滴答声中不断流逝。然而令人奇怪的是，在物理学的规律中，时间这个变量其实既可以向前，也可以向后的，但是我们在实际生活中却无法观察到时间的倒流。

打个比方，如果我们把热咖啡倒入牛奶中，搅拌形成浓香的混合物的过程，可以算作时间的正向流动，那么从理论上讲，如果混合物中的热咖啡再从牛奶中分离出来，就可以看成是时间的逆向流动，从物理学定律的角度看，后面这个事件也是完全可以发生的，或者说时间倒流是可能的。可是，无论我们观察多少杯牛奶加咖啡的饮料，也不会看到一幕牛奶与咖啡分离的场景。

有没有什么办法，能让时间发生哪怕一秒钟的倒流呢？

首先让我们从牛奶加咖啡入手，寻找让历史重现的妙招。

为了解释当咖啡倒入牛奶后，两者再也无法自动分离的现象，科学家引入了“熵增”的概念。一个系统的熵可以简单地理解成混乱度，熵增就是混乱度增加的意思。还是以咖啡和牛奶为例，在两者没有混合前，咖啡和牛奶是泾渭分明、井然有序的，混乱度低；而当两者混合后，混合液体内牛奶分子和咖啡分子混在一起，混乱度变高了。

根据热力学定律，我们的宇宙就处在熵增的过程中。我们知道，当两个温度不同的物体贴在一起时；热量会从高温物体流向低温物体，直到两个物体的温度相同为止。伴随着热量的流动，宇宙的混乱度也在增加。在自然界中，热量从来不会自发地反向流动，因此宇宙永远处于熵增的状态。

如果我们要扭转时问的箭头，就等于是要让宇宙熵减，让混合溶液中的牛奶和咖啡再度分离，或者让一个原本温度各处相同的系统自发地出现一个位置温度高，而另一个位置温度低的情况。在19世纪，物理学家麦克斯韦曾经设想过一个所谓的“麦克斯韦妖”：一个封闭的气体体系被分隔成两部分，之间有一个可以开关的阀门。一个强大的麦克斯韦妖可以控制阀门的开关，让高能气体分子进入一个部分，而低能气体分子进入另一部分，从而让原本温度处处一致的体系中出现高温的部分和低温的部分。

如果真的有麦克斯韦妖，那么体系就将经历熵减的过程，时间的倒流就有可能实现了。可惜，科学家从理论上发现，要让麦克斯韦妖有分开高能分子和低能分子的能力，它必须要花费大量的能量来做“识别工作”，这就等于增加了它自己的熵，增加的熵大于空气体系中减少的熵，所以宇宙中总的熵还是在增加。时间无法被逆转。

在牛奶和咖啡的混合溶液中，我们让时间倒流的努力失败了。接下来我们换一个战场，到量子世界里去探寻答案。

在量子世界中，所谓的熵并不是指热量流动或者混乱度，而是指信息。从这个角度说，宇宙是一个信息不断增加的家伙，如果要想让时间倒流，就必须让宇宙中的信息减少。在量子世界中，我们可以实现时间的逆转吗？

最近，意大利和美国的科学家设计了一个思想试验，来探讨量子世界中时间能否倒流。他们设想，在量子世界中有个实验室，在实验室中有一个叫爱丽丝的人，她有一个独立在实验室之外的朋友——鲍勃。一次，鲍勃给爱丽丝发送来一个原子。根据量子理论我们知道，当爱丽丝不测量这个原子时，原子的自旋状态是不确定的，或者说是叠加的，原子既上旋，又下旋。只有当爱丽丝测量它时，它才会出现确定的一种旋转状态．要么上旋，要么下旋。

现在我们跟随科学家的思路，来看看信息的变化情况。从爱丽丝的角度来看，当她测量了这个原子后，她的实验室获得了…个从外部传来的信息——原子白旋的信息，这个信息被爱丽丝记住了，并且被她记录在实验室电脑的硬盘里。显然，有信息从原子传递到了实验室，信息增加了，这是一个熵增的过程。在现实世界中，这样的事例屡见不鲜，比如我们从网络上复制文件，并将文件存储在电脑硬盘中。

接F来我们从鲍勃的角度来看一看，由于他并没有测量那个原子，因此对他而言原子的自旋状态仍然是叠加态的，不确定的；由于爱丽丝的实验室也处在量子世界里，所以实验室也处于叠加态。在局外人鲍勃看来，都处于叠加态的原子和实验室看上去“完好如初”，原子和实验室之间并没有发生信息的流动，因此宇宙的熵并没有变化。这么说，时间在鲍勃的眼中停止了吗？

其实不然，当鲍勃真的深入实验室观察时，实验室和原子的叠加态就将消失，他会看到爱丽丝所见的一幕：信息发生了流动，熵增加了。如果我们要逆转时间，就要让鲍勃观察不到宇宙的熵的变化，或者说去掉增加的熵。怎么做呢？消除储存在爱丽丝脑中的记忆，消除硬盘上关于原子自旋的所有记录。只有经过这一步，鲍勃观察到的原子就还是那个原子，实验室就还是那个实验室。一切似乎回到了从前的那种叠加态。

可惜的是，这样一个信息逆转过程违反了量子理论的规律。去掉了爱丽丝的记忆和硬盘的记录，实验室内的熵的确减少了，可是曾经有过的熵增过程的任何记录也消失了，曾经发生过的事情的任何痕迹都被抹去了。

从量子理论的角度讲，如果一个事物根本没有在宇宙中留下任何痕迹，那么只能说，这个事物根本就没有在宇宙出现过！爱丽丝的实验室根本就没有收到过鲍勃发来的原子信息！

回到对时间的思考上，如果要让时间倒流，就必须消除时间正常流淌时增加的信息，这信息也许是爱丽丝的记忆，也许是硬盘上的存储记录，或者是宇宙中出现的任何新信息。于是，宇宙中即使曾经出现过这样的时问倒流事件，由于没有任何可以观察到的记录，我们也无从知晓时间是否曾经倒流。

所以在我们的世界里，时间看上去永远向前流逝，我们眼角和额头逐渐增多的皱纹，记载了时间流淌的信息。

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