(然而,不幸的是,玩不了多久,他就會變成意大利麵條。他也不能使我們知道熱力學箭頭的顛倒,或者甚至將他的贏錢存入銀行,因為他被困在黑洞的事件視界後麵。)起初,我相信在宇宙坍縮時無序度會減小。這是因為,我認為宇宙再變小時,它必須回到光滑和有序的狀態。這表明,收縮相僅僅是膨脹相的時間反演。處在收縮相的人們將以倒退的方式生活:他們在出生之前即已死去,並且隨著宇宙收縮變得更年輕。
這個觀念是吸引人的,因為它表明在膨脹相和收縮相之間存在一個漂亮的對稱。然而,人們不能置其他有關宇宙的觀念於不顧,而隻采用這個觀念。問題在於:它是否由無邊界條件所隱含或它是否與這個條件不相協調?正如我說過的,我起先以為無邊界條件確實意味著無序度會在收縮相中減小。我之所以被誤導,部分是由於與地球表麵的類比引起的。如果人們將宇宙的開初對應於北極,那麼宇宙的終結就應該類似於它的開端,正如南極之與北極相似。然而,北南二極對應於虛時間中的宇宙的開端和終結。在實時間裏的開端和終結之間可有非常大的差異。我還被我作過的一項簡單的宇宙模型的研究所誤導,在此模型中坍縮相似乎是膨脹相的時間反演。然而,我的一位同事,賓夕凡尼亞州立大學的當?佩奇指出,無邊界條件沒有要求收縮相必須是膨脹相的時間反演。我的一個學生雷蒙?拉夫勒蒙進一步發現,在一個稍複雜的模型中,宇宙的坍縮和膨脹非常不同。我意識到自己犯了一個錯誤:無邊界條件意味著事實上在收縮相時無序度繼續增加。當宇宙開始收縮時或在黑洞中熱力學和心理學時間箭頭不會反向。
當你發現自己犯了這樣的錯誤後該如何辦?有些人從不承認他們是錯誤的,而繼續去找新的往往互相不協調的論據為自己辯解——正如愛丁頓在反對黑洞理論時之所為。
另外一些人首先宣稱,從來沒有真正支持過不正確的觀點,如果他們支持了,也隻是為了顯示它是不協調的。在我看來,如果你在出版物中承認自己錯了,那會好得多並少造成混亂。愛因斯坦即是一個好的榜樣,他在企圖建立一個靜態的宇宙模型時引入了宇宙常數,他稱此為一生中最大的錯誤。
回頭再說時間箭頭,餘下的問題是;為何我們觀察到熱力學和宇宙學箭頭指向同一方向?或換言之,為何無序度增加的時間方向正是宇宙膨脹的時間方向?如果人們相信,按照無邊界假設似乎所隱含的那樣,宇宙先膨脹然後重新收縮,那麼為何我們應在膨脹相中而不是在收縮相中,這就成為一個問題。
人們可以在弱人擇原理的基礎上回答這個問題。收縮相的條件不適合於智慧人類的存在,而正是他們能夠提出為何無序度增加的時間方向和宇宙膨脹的時間方向相同的問題。無邊界假設預言的宇宙在早期階段的暴漲意味著,宇宙必須以非常接近為避免坍縮所需要的臨界速率膨脹,這樣它在很長的時間內才不至坍縮。到那時候所有的恒星都會燒盡,而在其中的質子和中子可能會衰變成輕粒子和輻射。宇宙將處於幾乎完全無序的狀態,這時就不會有強的熱力學時間箭頭。由於宇宙已經處於幾乎完全無序的狀態,無序度不會增加很多。然而,對於智慧生命的行為來說,一個強的熱力學箭頭是必需的。
為了生存下去,人類必須消耗能量的一種有序形式——食物,並將其轉化成能量的一種無序形式——熱量,所以智慧生命不能在宇宙的收縮相中存在。這就解釋了,為何我們觀察到熱力學和宇宙學的時間箭頭指向一致。並不是宇宙的膨脹導致無序度的增加,而是無邊界條件引起無序度的增加,並且隻有在膨脹相中才有適合智慧生命的條件。
總之,科學定律並不能區分前進和後退的時間方向。然而,至少存在有三個時間箭頭將過去和將來區分開來。它們是熱力學箭頭,這就是無序度增加的時間方向;心理學箭頭,即是在這個時間方向上,我們能記住過去而不是將來;還有宇宙學箭頭,也即宇宙膨脹而不是收縮的方向。我指出了心理學箭頭本質上應和熱力學箭頭相同。宇宙的無邊界假設預言了定義得很好的熱力學時間箭頭,因為宇宙必須從光滑、有序的狀態開始。
並且我們看到,熱力學箭頭和宇宙學箭頭的一致,乃是由於智慧生命隻能在膨脹相中存在。收縮相是不適合於它的存在的,因為那兒沒有強的熱力學時間箭頭。
人類理解宇宙的進步,是在一個無序度增加的宇宙中建立了一個很小的有序的角落。
如果你記住了這本書中的每一個詞,你的記憶就記錄了大約200萬單位的信息——你頭腦中的有序度就增加了大約200萬單位。然而,當你讀這本書時,你至少將以食物為形式的1千卡路裏的有序能量,轉換成為以對流和汗釋放到你周圍空氣中的熱量的形式的無序能量。這就將宇宙的無序度增大了大約20億億億單位,或大約是你頭腦中有序度增量——那是如果你記住這本書的每一件事的話——的1幹億億倍。我試圖在下一章更增加一些我們頭腦的有序度,解釋人們如何將我描述過的部分理論結合一起,形成一個完整的統一理論,這個理論將適用於宇宙中的任何東西。