这就导致一个简单而又令人惊奇的问题:既然牛顿定律没有内在的时间方向,我们用以论证物理系统会沿着未来的方向从低熵向高熵状态演化的全部推演,也同样适用于过去。又一次,由于深层次的基本物理定律具有时间反演对称性,因而它们无法区分所谓的过去和未来。就像在漆黑的外太空中没有标牌指示哪个方向是上,哪个方向是下一样,经典物理学中没有任何定律说明时间上哪个方向是未来,哪个方向是过去。定律并未提供时间方向,它们对时间方向上的区别完全不敏感。因为运动定律着眼点在于事物的改变—既可以朝向所谓的未来,也可以朝向所谓的过去热力学第二定律背后的统计或概率推演同时适用于两个时间方向。因此,一个物理系统的熵,不仅存在很大的概率在所谓的未来会变高,也有很大的概率在所谓的过去曾非常高。

熵越高就意味着实现该物理条件的方式越多,熵越少就意味着方式越少。

虽然上述讨论中有一些细节被我放到了注释里,但其结论仍然具有普适性。所有已知和广为接受的有关运动的定律—从刚才讨论过的牛顿的经典力学,到麦克斯韦的电磁理论,再到爱因斯坦的狭义和广义相对论(记住,我们将在下一章讨论量子力学)都具有时间反演对称性:按时间轴正向发生的运动同样也可以逆着时间轴发生。由于术语有点混乱,我再来强调一下,不是把时间反过来。时间仍然保持原样。我们的结论是,要想使一个物体的运动轨迹逆转,只要在其路径上任意一点逆转其速度即可。同样的,相同的程序在其路径上任意一点逆转其速度将使物体按我们在反向放映的
片子中所看到的方式运动。

这种情况更令人迷惑。众所周知的物理定律实际上声明——与我们的生活经验相反——奶油咖啡可以分离成黑色的咖啡和白色的奶油;破碎的蛋黄和破碎的蛋壳能自己聚集起来形成一个完美光滑的鸡蛋;室温下水杯中已融化的冰可以重新形成冰;你打开苏打水时放出来的气体可以自己返回瓶中。我们现今所知的所有物理定律都完全支持所谓的时间反演对称性。这种对称性说的是,如果事件可以按照某种时间顺序发展(奶油和咖啡混合,鸡蛋打碎,气体溢出),那么这些事件也可以按照相反的方向发展(奶油和咖啡分离,鸡蛋完好如初,溢出的气体回到瓶子里)。简短地用一句话来总结就是,物理定律不仅没有告诉我们事件只能按某种方向发展,而且还从理论上告诉我们事件可以向相反的方向发展。

但令人头疼的是没有人发现这样的定律。而且,从牛顿到麦克斯韦,到爱因斯坦,他们所发现的物理定律,以及今天的所有物理定律都显示出过去和未来之间存在着一种完美的对称性。我们并未在这些定律中发现只可沿着时间轴的某个方向应用该定律的限制条款。这些定律应用于时间轴的不同方向时不会有什么区别,过去和未来在这些定律下看来都是一样的。即使我们的经验一次又一次告诉我们,事件如何随时间发展存在一定的方向性,但这样的时间之箭却不存在于基本的物理定律中。