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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895635]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 9 时间指向的标志 熵增大与宇宙创始
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热力学的时间箭头的情况是这样的，如果要使时间从过去流向未来，就必须在最初的时候准备好低状态的熵。
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我们再以硬币为例来说明这个问题。开始时，全部的硬币都是正面朝上的，可以把它当作低状态的熵；接着，因为状态的改变才产生了不同的方向性。假如最初时是从一半硬币是正面的高状态的熵开始，那么，就会一直维持一半是正面的状态，什么变化都不会发生。熵从低状态的过去迈向高状态的未来，时间也是这样流逝的。
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一些低状态熵的例子
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因此，阐明最初时为什么要事先准备好低状态熵的原因，恰恰可以说是探索时间箭头的关键所在。在日常生活中，我们也可以举出一些低状态熵的例子。比如由黏土制造的茶碗，或者是烧开水等等。茶碗和开水都可以说是低状态的熵的实例。现在，试想一下为什么黏土可以制成茶碗，水可以加热沸腾的原因。那是因为有烧黏土的炭及加热水的瓦斯等能源。即使是使用电气，也同样具有能够发电的石油或者铀等能源。这些能源在被燃烧以前，熵都是处于非常低的状态下的。即便如此，虽然那些都是可以燃烧的能源，却无法由燃烧剩下的渣滓自然而然地再次燃烧起来。简言之，必须先准备好类似这种低状态的熵的能源，我们才可以使用它们制造出高状态的熵。而且，这些低状态的熵的能源，同时还可以进一步被利用作为高熵状态的能源。比如说，类似石油的化石燃料，是利用过去的植物作为太阳能源的这种低熵能源来制造的。至于像这样低熵的原因，当然是会朝向过去的低熵而逐渐追溯回去。它的目的地就是宇宙创始时的状态。
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如果上面的说法成立的话，就可以得出下面的结果。假设宇宙创始时，熵处于较大的状态，低熵状态就绝不会实现，热力学的时间箭头也不会出现了。
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黑洞中的熵
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提到黑洞，就想起它被视界的地平面所包围住的时空领域。一旦落入了事象的地平面，无论如何努力，最后都无法再回到外面的世界。这也可以解释成，一旦进入了黑洞，就永远失去与外面世界的联系了。因此，我们也可以想成，黑洞中塞满了许多我们原理上所不知道的信息。如此一来，我们也可以认为，就某些方面来说，黑洞中具备着熵的存在。由于我们可以期待在越大的黑洞中将聚集越多未知的信息，所以熵也可以说是愈大的了。
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根据更详细的研究可以得知，黑洞的熵是与包围它们的事象地平面的表面积成一定比例的。因此，在时空中普遍存在的黑洞中，参差不齐的黑洞中可能有较高的熵存在。由此看来，一般普通的关系并不清楚；不过，我们可以认为，重力场的熵肯定会比参差不齐的时空之熵要更高。然而，就观测宇宙背景辐射而言，宇宙创始时并非参差不齐，而是均等的。由此可见，宇宙可以说是从熵处于低状态时开始的。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 低状态熵与宇宙创始
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现在以日常生活中一些例子来说明低状态熵。
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茶碗和开水都可以说是低状态的熵的实例。水可以加热沸腾是因为有烧热水的瓦斯等资源。这些资源在被燃烧以前，熵都是处于非常低的状态下的，但燃烧后的渣滓是绝对不可能回到之前的状态的。
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如果上面的说法成立的话，就可以得出：在宇宙创始时，如果熵处于较大的状态，那么低熵状态就绝不会实现，热力学的时间箭头也不会出现了。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895636]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 10 宇宙创始状态 宇宙膨胀与收缩
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宇宙创始时，可以说是处于极低的熵状态，那才是我们周围时间箭头存在的根本原因。这也是本书的立场，将这种立场称为时间箭头的宇宙论学派。然而，为什么宇宙创始时处于低熵状态呢？
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就宇宙创始时处于低熵状态来说，是因为发生了宇宙由于膨胀而“收缩”的现象。
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箱子里的熵的状态