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空间可以从这样的模型中演生出来，定域性也能从中演生出来，同样，信号传播的速度上限也能从中演生出来。（一些量子关系图模型已经展示了这一演生过程的细节。[23]）如果你只关注演生时空中的现象，不细究时空的原子结构，那么狭义相对论就是近似正确的。这再次强调了本章的模型和理论告诉我们的主要教训：空间可以是个假象，但时间一定是真实的。
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我们对量子引力的理解还在不断深化。本章讨论的所有理论都具有重要意义。每种理论都告诉了我们一些潜在量子引力现象的要点，这些现象或许能被我们从自然界中发现。每种理论还告诉我们各自的假设的后果、所面临的挑战、可能的应对策略。其中一些较为成功的理论，要么回到牛顿范式，告诉我们如何在盒子中研究量子时空；要么直面宇宙学挑战，直指时间的真实性。
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来
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让我们回到那个最为重要、也最为难解的宇宙之谜：为何宇宙适宜生命生存？我们将会发现，回答这一问题的重点在于时间的真实性。如果时间确实是真实的，那么宇宙的某些特征只有在承认时间基本性的前提下才能得到解释。而当我们假设时间是演生的，这些特征就会变得匪夷所思，好似机缘巧合。这样的特征确实存在。观测发现，我们的宇宙有着由简入繁的演化历史。这意味着时间具有很强的方向性——换个说法，我们的宇宙存在时间箭头。如果时间是演生出来的、非本质的，时间的方向性就不大可能存在。
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700877008]
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翻越不可能的山
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环顾四周，不论你借助肉眼，还是借助最先进的望远镜，我们都会看到一个高度结构化的复杂宇宙。复杂性是不大可能存在的，它的出现总是需要某种解释。没有任何简单组织可以一跃成为复杂组织。高度复杂性的出现需要一系列微小步骤的铺垫。这些步骤依照一个序列依次出现，这也意味着存在一个严格依赖于时间的事件序列。
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一切对复杂性的科学解释总会要求历史的出现。随着历史的发展，复杂性不断积累，如棘轮般缓慢运转。这便是理查德·道金斯（Richard Dawkins）5口中的“翻越不可能的山”。[1]于是乎，宇宙肯定要有一段历史，这段历史随时间展开。要想解释宇宙如何成为今日之宇宙，因果秩序必须存在。
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19世纪的一些物理学家和一些当代的二流宇宙学家接受了无时宇宙图景。在他们看来，我们所看到的复杂性是偶然的、昙花一现的；宇宙的归宿是某个平衡态，这个平衡态被称为“宇宙的热寂”（heat death of the universe）。在热寂时，物质和能量均匀地分布于整个宇宙，什么都不会发生，除了随机涨落以外。[2]大部分时间内，随机涨落在产生后会迅速消散，不形成任何结构。但我会在本章和下一章中解释，第10章中给出的新宇宙学原则可以帮助我们理解，为什么复杂性不断增加的宇宙自然而然而又不可避免。
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因此，在我们面前有两条道路，通向两幅截然不同的宇宙未来图景。在一幅图景中，宇宙没有未来，因为时间并不存在。时间顶多是我们对变化的度量，它是一种假象，变化停止之日，便是假象终结之时。在另一幅图景中，宇宙受时间所制。宇宙不断孕育出新的现象和组织状态，它永远可以自我更新，不断进化出具有更高复杂性和结构性的状态。
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观测记录明确地告诉我们，随着时间的推移，宇宙的趣味性不断增加。早期宇宙充满了处在平衡态的等离子体；从这种最为简单的初始状态开始，宇宙演化出了非常庞大的复杂结构。上至星系团，下至生物分子，这一演化发生在许多不同的尺度上。[3]
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这些结构性和复杂性的不断增加令人困惑，因为它排除了一个最为简单的解释：我们所见的结构只是某种巧合。如果这些结构仅仅是巧合，它的复杂性就不会在过去10亿年间不断增长。我马上会在下文中解释，如果我们看到的复杂性不过是一些巧合，那它肯定会随着时间流逝不断降低，而不会升高。
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700877009]
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宇宙的平衡态
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在将时间驱逐出物理学和宇宙学的道路上，宇宙的热寂说是前进中的又一步。热寂说类似于一个古老的想法：宇宙的自然状态应该不包含任何改变。在思考宇宙的过程中，人们最古老的念头就是设想世界的自然状态应该是个平衡态。在这个平衡态中，所有事物都有自然的归属，结构不会形成。这个思想是亚里士多德宇宙学的精髓（在第2章中我们对此有所讨论）。亚里士多德学说的物理学根基是，一切事物本质上都处于自然运动状态，例如，土会往宇宙中心沉，而空气会向上浮。
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在亚里士多德看来，尘世尚有变化的唯一理由，就是动因的存在。我们可以把动因归类为外加运动。外加运动可以将物体移出它们的自然状态，人类和动物通常被认为是外加运动的源泉。但还有其他来源存在。水蒸气容许气体进入其中，同时也会部分获得气体向上浮的自然运动，因此，水蒸气会向上升。当水蒸气冷却时，气体被排出，水就化为雨下落。外加运动的终极来源是太阳产生的热。不管外加运动的形式如何，它们都来自太阳。假如尘世和天堂被隔开，那么就尘世来说，一切事物都会归于平衡状态，即静止于各自的自然位置，尘世的变化也将终止。
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现代物理定义了自己的平衡概念。它由热力学定律给出，热力学定律适用于盒中物理学。我们常常将热力学定律加在孤立系统之上。这些系统与周围环境之间没有物质和能量的交换。
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当然，我们要特别小心，不然很容易混淆现代热力学中的平衡概念和亚里士多德或牛顿口中的平衡。亚里士多德和牛顿理论中的平衡来自力学平衡。桥之所以会屹立不倒，是因为它的每条梁、每个铆钉都处于力学平衡状态。现代热力学的平衡概念与之截然不同，它适用于拥有很多粒子的大系统，本质上反映的是概率的概念。
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在我们聊宇宙的热寂之前，最好先理解一些术语。最值得了解的，就是熵和热力学第二定律的相关知识。
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理解现代热力学的关键，是要明白热力学中存在着两个层次的描述。一个是微观层次。任意给定一个系统，微观层次要精确描述所有原子的位置和动量，我们称之为系统的“微观态”（microstate）。另一个是宏观层次或系统的“宏观态”（macrostate），它用很少几个变量给出系统粗糙的近似描述，气体的温度和压强就属于这样的变量。研究一个系统的热力学，就要搞明白微观描述和宏观描述之间的关系。
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让我们以一栋砖瓦建筑为例。这个例子中的宏观态就是建筑的设计图，微观态就是砖块的具体位置。建筑设计师只需指定砖墙要多大，要不要开门、开窗，而无须细究砖块的位置。大多数砖块都差不多，交换两块砖不会影响整栋建筑的结构。由此我们看出，一个宏观态可能对应于许多不同的微观态。
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让我们将这栋砖瓦建筑同建筑大师弗兰克·盖里（Frank Gehry）设计的建筑作品做个对比。盖里的代表作是毕尔巴鄂古根海姆博物馆，其外墙由一片片特制的金属板构成。想要实现盖里设计的曲面，金属板必须各不相同，每片金属板的走向也相当重要。当且仅当每片金属板都按照设计图精确定位时，建筑设计师理想中的建筑才能成型。
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