拯救时间之箭撰文：Andrew

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撰文：AndrewTurner（麻省理工理论物理中心研究生）、AlexTinguely（麻省理工物理系研究生）

自人们第一次提出黑洞的概念以来，这种神秘的物体就俘获了我们的想象力。黑洞最令人惊奇的特征是它的事件视界——在这个边界以内，任何东西都无法逃脱。物体可以从外部进入到视界内部，但一旦它们穿过视界，就永远无法返回，与它们有关的信息也同样不可以。任何进入黑洞视界的东西都与外部宇宙完全隔绝了。

多年以来，黑洞的存在似乎威胁着现代物理学的一个铁律——热力学第二定律。这个定律帮助我们区分过去与未来，从而定义了“时间的箭头” 。要理解为什么黑洞构成了这种威胁，我们首先需要讨论的是时间反演和熵。

熵与时间之箭

根据我们的观察，物理学定律在时间反演变换下（大多）保持不变。这意味着什么呢？想象一个朋友向你展示如下的视频：屏幕上显示着一个单摆从左向右摆动。这是正常播放的视频还是倒放的视频呢？你肯定也看过单摆向相反的方向摆动。如果物理学定律在时间反演下保持不变，那么事实上就没有什么办法区分视频是正着播放还是倒着播放的：无论时间是向前还是向后，物理学过程看起来都是相同的。

然而，这似乎与我们的日常经验不一致。假如在另一个视频当中，一堆破碎的瓷片从地板上腾空飞起，它们粘合组装成一个咖啡杯，然后静置在了桌子之上。这个视频是正着播放的还是倒着播放的？大多数人的合理猜测都会是，视频是倒着播放的。如果物理学定律在时间反演下确实保持不变，那么为什么这种直觉对我们如此显而易见呢？这其中的原因是，尽管严格来说，物理学定律允许出现视频中这种古怪的过程，但破碎的咖啡杯由许许多多的粒子组成的，这一事实意味着本质上它是不可能自发地重新组装的。