过去与未来
我们总是相信过去与未来之间是有着本质区别的。过去已经发生过了，也许我们并不记得所有细节，但我们是知道发生过什么事的。我们也无法改变过去，那杯牛奶已经被打翻了，我们知道为此哭泣也无济于事。
相反地，未来还没有发生，所有的可能性都在向我们招手。规划自己的财务目标，陪伴自己的爱人，与我们的老板协商，或者自我反省、锻炼身体、学习知识——我们会去做这样或那样的事情来改变未来，并且把未来塑造成我们期望的模样。
然而，在描述现实世界的基本物理法则中，过去与未来并无区别。无论是牛顿的运动定律、爱因斯坦的相对论、麦克斯韦的电磁学（Electromagnetism），还是薛定谔的量子力学，所有这些理论给出的方程都是可逆的；这些物理学家对过去与未来一视同仁，仿佛无论从何种意义上讲过去与未来都是同等的。描述小球沿斜坡滚下去的方程同样也可以用来描述小球是如何沿斜坡滚上去的——而且方程本身并不关心小球到底是从上向下运动，还是从下向上运动的。那么，如果过去与未来并无区别，我们为什么只记得过去，却不记得未来呢？
熵
事实上，只有一条物理法则将过去与未来区别开，即热力学第二定律，它指出孤立系统中的总熵只能增加或保持不变，却永远不会消减。那熵又是什么呢？它和时间又有什么关系呢？
熵是对于系统无序状态的一种度量。在此不妨考虑一下一枚纯金戒指内部的金单原子分子的排列情况，相比同等质量的金块，金戒指中的单原子分子具备更规则的结构性及有序性。因此，我们称这枚金戒指的熵比那个金块的熵更低。如果某系统的组成是结构化的、特有的或特定的，我们则称该系统具备更多的有序性，也有着更低的熵。如果某系统就像洗牌之后那样是无序且随机的，我们则称该系统具备更高的熵。
在金戒指中，金以低熵的形式存在。 Medium
在数字上，熵的数值可以通过下面的公式进行定量：
Medium
其中k代表玻尔兹曼常数（Boltzmann Constant），而W则代表在某个给定的宏观状态（macro-state）中，总共有多少可能的微观结构（Micro-configurations）。
如果一个系统的初始状态是一个低熵的状态，那么该系统的熵为什么只能继续增高就很容易理解：因为任何随机的分子运动都极有可能促使该系统向更混乱的方向发展。
如果一个茶杯掉落在地，在它摔碎的过程中其分子的离散方式存在着近乎于无限种可能。在摔碎的茶杯这一宏观状态中，可能的微观结构数量为W；在完好无缺的茶杯的宏观状态中，可能的微观结构数为W1，而W的数值要远远大于W1的数值。
因此，我们总是看到茶杯摔碎时分裂成无数的碎片，同时极大提高了茶杯的熵，然而我们在生活中从未看到过那些碎片自发地重组还原成完好的茶杯。
让我们再看另一个例子，向玻璃杯中的浓缩咖啡缓缓倒入牛奶。你会看到牛奶最终浮于咖啡上层且分界鲜明。现在，将这个系统静置一段时间。由于玻璃杯中的分子无序地左冲右突，原本分界鲜明的两层液体最终混合在一起，而该系统的熵也随之增高。
但是别忘了，玻璃杯中没有任何阻力能够阻止该过程以相反的顺序发生。在一杯棕色的牛奶、咖啡混合饮料中，所有分子都自由且无序地运动者，也许出于某种偶然，这些分子会重获秩序，并重新分界鲜明地回到一层咖啡、一层牛奶的状态。可惜的是，这种情况根本就不可能发生！
时间的箭头
一个物理系统总是从低熵向着高熵发展。正是这种熵增的单方向趋势给了我们一种直观感受，认为时间是从过去向着未来流逝的。也正是这种不可逆转的特性频繁地出现在我们的日常生活中，为我们积累了大量经验，鸡蛋摔碎、玻璃破裂、牛奶与咖啡混合、热水最终变冷，从里向外挤牙膏很容易，把牙膏塞回牙膏皮里却很难。
熵就是一种向无序发展的秩序，是结构性屈服于随机性的秩序。宇宙开始于一种低熵的状态，这也是为什么各种形式的生命都是有可能诞生的。从那时起，熵就一直在增高。我们的太阳最终会迎来死亡，银河系中的所有恒星都终将死亡。整个宇宙将慢慢崩塌，最终达到最大熵或热平衡（Thermal Equilibrium）的状态，届时能量与质量将均匀分散在整个宇宙中，那时宇宙将变成一个寒冷、黑暗又苍凉的地方。
但是想想看：如果宇宙起始于一个高熵的状态，恒星将不可能形成，地球也不可能诞生，更不会出现我们这些生命。至于宇宙为什么诞生于一种异常的低熵状态，这仍然是个谜，但是宇宙自诞生之日起就势不可挡地向着高熵状态发展，恰恰是这股势头让我们觉察到了时间的存在。
时间诞生于无知
我们会说一个完整的茶杯要比一堆茶杯碎片来得更特别，也更异常。然而，如果你立志要记下茶杯中每一个分子的准确位置，你会发现每一种可能的态都是同样特别的，而且每一种态都会引发同样丰富的可能性。之所以茶杯发生的不同事件会引发我们的秩序感或无序感，是因为我们主观地将完整的茶杯视为一种状态，而将所有那些茶杯破损的态全部归类为另一种状态。
如果我们能够彻底分门别类，把每一种可能发生的茶杯破碎的态单独归为一类状态，我们就会发现：其实每一种茶杯的态都是特别的、异常的，而且也都是概率相等的。在这一讨论范畴中，熵根本没有意义。
（试图理解时间）就像是在手里捧起一片雪花：就在你研究它的时候，它会渐渐融化在你的指尖，销声匿迹。
——卡洛·罗韦利
熵并不是一种基本属性，就像温度或压力，它是一种统计学的概念。如果你分离并获取一个单独的粒子，你会发现它自身并不具备熵的特性。之所以熵的特性及概念存在，是因为我们对客观现实的理解既模糊又含混。之所以熵存在，是因为我们无法在微观状态中分辨多如牛毛的微观态，仅仅是因为我们没有这个能力。
但是，如果你有这个能力呢？如果你能准确地掌握周遭世界中所包含的全部微观亚原子状态信息，在你的感知中，时间的那种流逝感会消失吗？
答案是肯定的！当你掌握了关于这个世界的全部信息，过去与未来的区别就不复存在了。时间通道其实是一种经过歪曲后的客观现实，它来源于我们远远称不上完美的知识储备量。因此，时间实际上是诞生于无知的。
文/Viraj Kulkarni
译/菜月昴
校对/雷姆
原文/medium.com/cantors-paradise/time-is-an-illusion-born-out-of-our-ignorance-e3dd947fcf9d
本文基于创作共同协议（BY-NC），由菜月昴&雷姆在利维坦发布
