夜空可以告诉我们时间。- 图片来源：Flickr
想象一下时间倒退。人们会逐渐年轻化，而不是年长一些，经过长期的复兴 – 忘掉他们所知道的一切 – 他们会在父母的眼中闪闪发光。那是科幻小说作家菲利普克迪克的小说所代表的时间， 但令人惊讶的是，时间的方向也是宇宙学家正在努力解决的问题。虽然我们认为时间有一个给定的方向是理所当然的，但物理学家们并没有这样做：大多数自然法则都是“时间可逆的”，这意味着如果时间被定义为倒退的话，他们也会工作得很好。那么为什么时间总是向前？它会一直这样做吗？
时间有一个开始？
任何普遍的时间概念最终必须以宇宙本身的演变为基础。当你仰望宇宙时，你会看到过去发生的事件 – 需要很短的时间才能到达我们。事实上，即使是最简单的观察也能帮助我们理解宇宙时间：例如夜空是黑暗的。如果宇宙有一个无限的过去，无限的范围，夜空将是完全明亮的 – 充满了宇宙中一直存在的无限多颗恒星的光。
长期以来，包括阿尔伯特爱因斯坦在内的科学家都认为宇宙是静止的，无限的。 此后的观察表明 ，事实上它在不断扩大，而且正在加速发展。这意味着它一定是源自一个更紧凑的状态，我们称之为大爆炸，这意味着时间确实有一个开始。事实上，如果我们寻找足够大的光线，我们甚至可以看到来自宇宙微波背景的宇宙大爆炸的遗迹辐射。意识到这是确定宇宙年龄的第一步（见下文）。
但是爱因斯坦的狭义相对论存在一个障碍，那就是时间是……相对的：相对于我而言，移动的速度越快，相对于我对时间的感知，相对于我而言，时间越慢。因此，在我们宇宙中不断膨胀的星系，旋转恒星和漩涡行星中，时间体验各不相同：一切过去，现在和未来都是相对的。
那么，有没有一个通用的时间，我们都认同？
宇宙的时间表。图片来源：Alex Mittelmann，Coldcreation / wikimedia
事实证明，因为宇宙平均在每个地方都是一样的，平均而言在每个方向看起来都是一样的，所以确实存在一个“宇宙时间”。为了测量它，我们所要做的就是测量宇宙微波背景的特性。宇宙学家用这个来确定宇宙的年龄; 它的宇宙时代。事实证明，宇宙已有137.99亿年历史。
时间的箭头
所以我们知道最有可能在大爆炸期间开始的时间。但是仍然存在一个唠叨的问题：究竟是什么 时间？
为了解开这个问题，我们必须考虑空间和时间的基本属性。在空间维度中，你可以前后移动; 上班族每天都会经历这样 但时间不同，它有一个方向，你总是前进，永不倒车。那为什么时间的维度是不可逆的？这是物理学中未解决的主要问题之一。
为了解释为什么时间本身是不可逆转的，我们需要找到本质上也是不可逆转的过程。物理学（和生活）中为数不多的这样的概念之一是随着时间的推移，事物往往变得不那么“整齐”。我们使用称为熵的物理属性来描述这种情况，该熵 编码事物的顺序。
想象一下，一箱气体中的所有粒子最初都放置在一个角落（有序状态）。随着时间的推移，他们自然会寻求填满整个盒子（一种无序的状态） – 并且将粒子放回有序状态需要能量。这是不可逆转的。就像开一个鸡蛋制作煎蛋一样 – 一旦它铺开并填满煎锅，它就永远不会变回蛋形。它与宇宙一样：随着它的发展，整体熵增加。
事实证明，熵是解释时间箭头的一个很好的方法。尽管看起来宇宙正在变得更有序而不是更少 – 从早期相对均匀地散发出热气的野生海洋到恒星，行星，人类和关于时间的文章 – 尽管如此，它仍有可能增加无序。这是因为与大质量相关的重力可能将物质拉入看似有序的状态 – 随着我们认为一定会在某种程度上隐藏在引力场中的混乱增加。所以即使我们没有看到它，混乱也会增加。
但是鉴于大自然倾向于偏好混乱，为什么宇宙首先以这种有序状态开始？这仍然是一个谜。一些研究人员认为，宇宙大爆炸甚至可能不是开始，实际上可能存在时间沿不同方向运行的 “ 平行宇宙”。
时间会结束吗？
时间有一个开始，但它是否会结束取决于黑暗能量的性质，导致黑暗能量 以加速的速度膨胀。这种扩张的速度最终可能会撕裂宇宙，迫使它以大裂谷结束; 或者黑暗的能量可能会衰减，扭转宇宙大爆炸并在大紧缩中结束宇宙; 或者宇宙可能会永远膨胀。
但是这些未来的情景会结束吗？那么，根据量子力学的奇怪规则，微小的随机粒子可以瞬间脱离真空 – 在粒子物理实验中不断出现的东西。有些人认为暗能量可能导致这种“量子波动”， 从而产生一个新的大爆炸，结束我们的时间线并开始一个新的爆炸。虽然这是极其推测和极不可能的，但我们知道的是，只有当我们了解黑暗能量时，我们才能知道 宇宙的命运。
那么最可能的结果是什么？只有时间会给出答案。