给孩子讲时间简史

这是物理学家李淼写给孩子的关于时间的科普读物。霍金在畅销科普作品《时间简史》里讲述了关于宇宙本质的知识。而在本书中，淼叔以孩子容易理解的方式组织和诠释了霍金的理论，用很多趣味的故事帮助孩子重新理解时间：它并不像我们司空见惯的那样寻常，而是藏着整个宇宙的奥秘。要懂得很多前沿的物理学，才能真正理解，为什么时间是有方向的，宇宙的起点是什么，所谓时间究竟是怎么一回事。

李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长及筹建人。
1982年毕业于北京大学天体物理专业，1984年获中国科技大学理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习，1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理教授，1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国，任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。
身为大物理学家的李淼也活跃于科普领域，他的《给孩子讲量子力学》《给孩子讲宇宙》《给孩子讲相对论》深受读者欢迎，屡获大奖。

第1讲 关于时间的历史
第2讲 时间箭头是怎么回事
第3讲 令人生畏的暴涨
第4讲 谁是宇宙中最长寿的

《哈利·波特》里的魔法棒是一种非常神奇的东西，比如说，有一次邓布利多带着哈利·波特去找一个变成沙发的朋友，看到房间乱糟糟的，用魔法棒一挥，房间登时被整理得干干净净。又有一次，哈利·波特将魔法棒指着一摊水，那摊水很快就结成了冰。
尽管在魔法故事里，我们相信这种神奇的事情，但在现实生活里，这些事会出现吗？回答是，根本不可能。比如说，我们现在都是手机一族了，不论大人还是小孩，没事就捧着手机。和手机配套的是耳机线，它经常给我们带来不愉快的麻烦：我们本来将整理得好好的耳机线放在口袋里，可是，不出意外的是，每次从口袋里掏出它，它又变得乱糟糟的。
你有没有见过这种事情发生：一团乱麻一样的耳机线放进口袋里，掏出来的时候变整齐了？我跟你打一块钱的赌，你肯定从来没有见过这种事情。同样，一个乱糟糟的房间，如果我们不去耐心地慢慢整理，才不可能用魔法棒一挥，就会变得整整齐齐的。那你会问，魔法棒指一下水，它会结成冰吗？回答是，永远不会。原因是什么？因为冰和水比起来，就像整齐的房间和乱糟糟的房间比起来一样。我们慢慢谈这个回答后面的道理。
本来有条理的东西会变得乱糟糟，而乱糟糟的东西不会变得有条理，这是我们这个世界的一个根本规律。再举一个例子，一只杯子掉到地上，水撒出来了，水渗入地板中了，杯子碎了。我们从来没有见过相反的情况，一只杯子的碎片会自动合拢成一个完整的杯子，地板中的水跑回来再跳进杯子，然后杯子从地板上跳到桌子上。这意味着什么？这意味着我们这个世界是一部电影，它从来都是向着一个方向放映，而不能倒着放映，也就是说，时间有一个箭头。
其实，中国古人早就注意到这个现象，成语“覆水难收”讲的就是这个现象。这个成语来自汉代的一个故事，汉景帝的时候，有一个穷书生叫朱买臣，娶了个妻子崔氏，他平时除了读书就是砍柴。后来崔氏实在过不了贫穷的生活，要和朱买臣离婚，朱买臣没有办法，只好离婚了。到了汉景帝的儿子汉武帝即位，没过几年朱买臣得到了汉武帝的赏识，做了会稽太守。崔氏得知这个消息，蓬头垢面跑到朱买臣面前，请求他允许自己回到朱家。朱买臣让人端来一盆清水泼在马前，告诉崔氏，若能将泼在地上的水收回盆中，他就答应她回来。当然，这件事是做不到的。
但是，要很久很久以后，物理学家才找到这个道理背后的根本原因。发现根本原因是一个复杂的过程，有很多故事，我们先讲发现这个根本原因的人。这个人就是奥地利物理学家路德维希·玻耳兹曼。
要理解玻耳兹曼找到的道理并不难。现在，你拿一个盒子，再拿两个玻璃球。将盒子隔成一边一半，你闭起眼睛将玻璃球一个一个扔进盒子里。现在，要求你将两个玻璃球都扔进左边那个盒子，你会发现，尽管这可以做到，但平均下来，每做四次才可能做到一次。原因很简单，两个玻璃球都在左边是一种可能，两个玻璃球都在右边是一种可能，但还有两个可能是两个玻璃球一个在左边一个在右边：1. 第一个玻璃球在左边，第二个玻璃球在右边；2. 第一个玻璃球在右边，第二个玻璃球在左边。
我们继续做这个实验，现在，玻璃球越来越多，要求你闭起眼睛将所有玻璃球都扔进左边，你会发现越来越难。原因很简单，所有玻璃球都扔进左边只有一种可能，而有很多很多可能是玻璃球乱七八糟地分布在两边。
你看，玻璃球同时在一边相比玻璃球乱七八糟地分布，看上去更整齐，而越整齐的情况越难做到。这个道理说起来非常简单，但是我们可以用这个道理解释前面提到的耳机线的问题：耳机线被整理得有条有理相对耳机线乱七八糟的样子比较罕见。
那么，玻耳兹曼是怎么解释其他问题，比如说“覆水难收”的呢？玻耳兹曼说啊，任何物体都是由分子构成的，而分子就像我们刚刚做实验的玻璃球。当分子排列得整齐的时候，我们将这种情况叫作有序，而当分子排列得乱七八糟的时候，我们将这种情况叫作无序。相对无序，有序的可能性更小，所以不容易做到。他说，任何物体，一定是从有序变成无序，而不是相反，因为无序总是更有可能发生的。

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正文语种：中文