20世纪70-80年代,各种各样未被解决的问题引发了一场重大突破,导致了所谓的暴胀宇宙学(第10章)的诞生。暴胀宇宙学修改了大爆炸理论,在宇宙最初时刻插入了一场令人难以置信的急剧膨胀的极短暂的爆炸时期(在该理论中,宇宙在不到百万亿亿亿分之一秒的时间内,其大小增加了百万亿亿亿倍)。年轻的宇宙的疯狂增长填补了大爆炸模型所留下的空隙——从而解释了宇宙形状和微波辐射的均匀性,也暗示了早期宇宙高度有序的原因—于是也就在解释天文学观测和我们所体验到的时间之箭方面取得了实质性进展。

尽管其成功毋庸置疑,但大爆炸理论也有非常明显的缺陷。它无法解释太空中为什么会有天文学观测所发现的整体形状,也无法解释为什么微波辐射的温度在整个天空中各向同性—自从微波背景辐射被发现起人们就一直在研究这个问题。而且,从我们研究的最初目的来看,大爆炸理论并未提供令人信服的理由来解释宇宙在最初时刻高度有序的原因,而这正是解释时间之箭的关键所在。

日常经验与早期宇宙之间出乎意料的联系使我们认识到为什么事物总是向时间轴的一个方向发展下去而不能反过来进行,但是这并未完全解决时间之箭的神秘性。相反,它把谜团扩大至整个宇宙学——针对宇宙起源与整个宇宙的演化的研究,它促使我们寻找宇宙是否有高度有序的开端,而这正是解释时间之箭的关键所在。

令人惊奇的是,尽管我们的注意力集中于熟悉的日常生活,但要想令人信服地解决基础物理与基本体验之间的不相容,我们就得思考最不熟悉的事情——宇宙的起源。这种认识植根于1世纪物理学家路德维格·玻尔兹曼的工作,许多研究者对此进行过详尽的说明,其中最著名的有英国数学家罗杰·彭罗斯。我们将会看到,宇宙开端时的特殊物理环境(在宇宙大爆炸之时或之后的高度有序的环境)可能已经为时间选择了一个方向,正如将一个时钟的发条拧紧,使之处于高度有序的初始状态,然后它就会滴滴答答转起来。因此,从某种意义上讲,鸡蛋破碎——而不是破碎的鸡蛋重新完整—一见证的是140亿年前宇宙诞生时即已设定的条件。

事实上,一些被广泛接受的著名物理定律并未显示出这样的不对称性:时间的每个方向,向前或向后,在定律中都是没有区别的。而这是一个巨大谜团的起源。基础物理学的方程中并无时间方向的区别,这与我们的日常生活经验是不一致的。