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今天我們將送出三本由圖靈新知提供的優質科普書籍《時間旅行簡史》。
可以說，這是一個穿越橫行的時代。層出不窮的穿越題材的小說、動漫、影視劇，引發了人們的持續關注，也激起了人們的無盡想象。並且不只是穿越回到過去，在另一個方向上，我們也可以一躍進入未來，想象出或昌明或晦暗的前景。那麼為什麼我們會被時間旅行的概念所深深吸引？它從何而來，又經過了怎樣的發展演變？
成功地在信息時代為信息作傳（《信息簡史》）後，詹姆斯·格雷克再次將在一個穿越橫行的時代為時間旅行作傳。通過追溯這個概念的起源、它在文學和科學中的演化，以及它對我們對於時間本身理解的影響，《時間旅行簡史》將帶領我們踏上一段極富啟迪的追尋“時間旅行”的時間之旅。
【互動問答示例】
互動：這裡就可以自由發揮你的答案啦~
翻譯：山寺小沙彌
審校：yangfz
我們發現，無論是從過去到現在，還是從現在到未來，時間都只朝著一個方向流逝。在任何時刻，時間的腳步都不會停滯不前或是向後倒退，“時間的箭頭”總是朝向未來。但如果我們認真審視物理定律，我們會發現，無論從牛頓到愛因斯坦，還是從麥克斯韋到玻爾，抑或是從狄拉克到費曼，他們提出的物理定律似乎是關於時間對稱的。換句話說，用來描述現實的方程貌似並不待見時間流逝的方式。正如我們所理解的那樣，物理定律得到的關於某個系統的解，對於時間是從過去流向未來還是從未來流向過去都是有效的。但是由現實生活中的經驗，我們知道時間只有一種流動方式，那就是一直向前。我們不禁要問，時間的箭頭是從哪裡來的呢？
拋出去的籃球有過去和未來的軌跡，這是由物理定律決定的，然而對我們來說，之間只能向前流逝。
許多人認為，時間之箭和熵之箭可能存在著聯繫。雖然很多人將“無序”與熵等同起來，但其實這是一種偷懶的描述方式，而且也不是特別準確。相反，應該把熵看作有多少熱能可以轉化成有用的機械功的度量。如果你有很多能量可以用來做功，那麼這就是一個低熵系統；如果這樣的能量很少，那麼這就是一個高熵系統。熱力學第二定律是物理學中非常重要的一個定律，它指出，閉合系統的熵只能隨著時間增加或者保持不變。換句話說，隨著時間的增加，整個宇宙的熵必須增加。這是物理學中唯一一個有時間傾向的定律。
Clarissa Sorensen-Unruh在講解熵的概念。
那麼，這是否意味著，我們之所以會有這樣的時間體驗，是由於它受制於熱力學第二定律？換句話說，時間的箭頭和熵之間是否存在著深層的聯繫呢？一些物理學家確實是這麼認為的，這當然是一種可能性。Youtube上的《分鐘物理》和物理學家Sean Carroll合作拍攝了一個視頻，他們嘗試回答為什麼時間不會倒流。不出所料，他們的答案直指熵。
誠然，在很多情況下，熵的確可以解釋為什麼時間不能倒流，例如，牛奶和咖啡混合在一起就不能分開，炒雞蛋再也無法回到未煮熟時蛋黃蛋清分開的樣子。在這些情況裡，隨著時間的推移，最初的低熵系統（包含更多可以做功的能量）已經變成了高熵系統（只有少量可以做功的能量）。其實，在自然界中還有很多類似的例子，如，在一個充滿著某種分子的房間裡，房間的其中一邊是溫度低、運動慢的分子，而另一邊則是溫度高、快速移動的分子，只要有充足的時間，房間裡就會混合成能量處於兩者之間的分子，這就代表著整個系統熵的增加以及在這段時間裡發生的過程的不可逆性。
左邊是某個系統的初始狀態，右邊是經過一段時間後系統所處的狀態。
然而，它也並不是完全不可逆的。很多人都忘了熱力學第二定律只涉及封閉系統的熵，換句話說，這個系統必須不與外界發生能量和物質的交換。然而，19世紀70年代，偉大的物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋假想了一個實驗：一個絕熱容器被等分為兩部分，中間是由一隻小妖精控制著的門，這個妖精可以通過控制這個門，可以讓運動較慢的分子和運動較慢的分子分居在容器的兩部分。這就是著名的“麥克斯韋妖”，它可以讓你減少系統的熵。
“麥克斯韋妖”的示意圖。
當然，你不能說“麥克斯韋妖”是違背熱力學第二定律的，因為這個妖需要花費相當大的能量才能使粒子分離。這個系統在這個小妖精的影響下，其實已經不是一個封閉系統了。如果把小妖精也考慮進去，形成一個封閉系統，這時候你會發現整個系統的熵隨著時間的推移還是增加的。但這裡有個很巧妙的地方：如果你就住在這個容器裡，同時你也無法察覺到這隻小妖精的存在——換句話說，就算你住在宇宙中某個地方，並觀察到這個地方的熵隨著時間的推移在逐漸變小——時間依然會向前流逝，熱力學中的時間箭頭並不能決定我們感知時間的流逝方向。
無論我們如何改變我們所處宇宙的熵，時間還是一秒一秒的向前流逝著。
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