我們大多數人一想到時間就會聯想到一些流動的東西，單向的東西等。與其他基本量不同的是，時間的定義很特殊，是一個抽象的概念。在這篇文章中，我將解釋熵的熱力學概念與時間的關係。

什麼是熵？

• 熵被定義為衡量一個系統的隨機性的指標。
• 一個系統的隨機性越大，該系統所包含的資訊就越多。

讓我們試著理解以上兩句話的含義。

考慮2個無限數列000000000000.... 和01010101.....現在，如果我問你這兩個數列中哪個更隨機，哪個有更多的資訊，那麼你的答案應該是第二個數列。第一個序列只有一個重複的資訊'0'，而第二個序列則更隨機一些，並且有更多的資訊，因為在這種情況下，數列'01'是重複的。用科學術語來說，我們會說第二個數列比第一個數列有更高的熵。

現在，這個宇宙中的一切，無論是生物還是非生物，小的還是大的都包含一些資訊，即有特定數量的熵。這些資訊是關於特定物體的狀態。假設這個系統是一個孩子，那麼所包含的資訊可能是這個孩子的身高、體重、眼睛顏色等。

在這個宇宙的任何事件中，從一個微小的細菌移動到一個黑洞與另一個黑洞相撞，熵都會發生變化，即隨機性的變化和所包含的資訊的變化。熵可以增加、減少或保持不變。如果在一個事件之後，系統變得更加複雜，那麼系統所包含的資訊（因此熵）就會增加。

我們宇宙的熵

整個宇宙的熵總是在增加。

無序或熵的增加是區分過去和未來的原因，給了時間一個方向—— 斯蒂芬-霍金

眾所周知，我們整個宇宙的熵在增加。而斯蒂芬-霍金在他的《時間簡史》一書中指出，這種熵的增加是讓我們感覺到時間在前進的原因。現在與過去早一秒的區別在於，那一刻宇宙中的熵的數量不同。這也是時間是單向的原因，因為我們不可能減少宇宙的熵而使時間倒流。

所以，宇宙中包含的資訊是不斷增加的，我們的宇宙也變得越來越複雜。而這個過程就是讓我們感到時間存在的原因。

但是，為什麼不能有一個熵值減少的宇宙呢？

其中一個簡單的原因可能是，在這樣一個熵減少甚至保持不變的宇宙中，像我們這樣有意識的物種的進化將是不可能的。我們能夠思考和抓取資訊的能力是宇宙的熵在增加的事實的結果。

時間旅行

從熵的角度來理解時間，實際上可以在一定程度上幫助我們弄清時間旅行的問題。到目前為止，我們已經明白，宇宙的熵是不會減少的。這意味著我們不能回到過去，因為過去的熵會比現在小，任何這樣的旅行都會打破自然設定的熵增定律。

2009年6月28日，霍金為時間旅行者舉辦了一個聚會。他在聚會結束後才發出邀請函，以便只有時間旅行者可以參加那個派對。他還在邀請函中提供了精確的GPS座標位置，但沒有人出現。

這證明了前往過去的時間旅行是不可能的。但前往未來是可能的嗎？答案是肯定的！但這種旅行的過程是相當奇特的。

大多數科學家認同的旅行到未來的方式是，與宇宙其他地方相比，你的時間過得很慢。在這種情況下，熵定律並沒有被違反，因為對於時間旅行者和宇宙來說，熵都在增加，但速度不同。而這種差異正是允許時間旅行的原因。

有兩種情況下，與周圍環境相比，時間過得很慢。

• 當你以與光速相當的速度旅行時。
• 當你接近非常重的天體，如太陽、恆星或黑洞時。

誰能預測未來？

答案是實際上沒有人可以。我們宇宙的熵不斷增加的事實證明，宇宙中發生的變化是不可逆的。任何有一點熱力學知識的人都知道，對於不可逆的變化，系統的最終狀態不僅取決於初始狀態，而且還取決於過程中的路徑。

透過一個例子來理解上述理論。假設你在水中混入糖。現在糖和水的顆粒處於隨機運動中，攪拌後所有糖顆粒在水中的最終位置取決於攪拌過程中顆粒的運動方式。顆粒處於隨機運動中，與其他顆粒隨機碰撞。如果一些顆粒碰撞的方式不同，或者用棍棒而不是勺子進行攪拌，顆粒的最終位置就會不同。這是因為棍子會使顆粒的運動軌跡與勺子不同。最後的位置還取決於容器的型別、水粒子的溫度、攪拌過程中的手部動作以及你能想到的一千種不同的東西

從這個實驗中，我們可以得出結論，確定一個不可逆系統的最終狀態/條件，路徑或過程與系統的初始條件同樣重要。

從上述事實中，我所理解的是，你將來會成為什麼，取決於你今天是什麼，以及你今天要做什麼決定。因此，要繼續努力工作，明智地做出決定！

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