一直都痴迷于两个话题：时间与意识。对时间的痴迷来源于对量子力学和时空论的喜爱，对意识的痴迷来源于对哲学的探索。《直到时间的尽头》的作者跟我一样，厚厚一本书全在探索时间和意识的何去何从。作者布莱恩 格林博士是哥伦比亚大学理论物理中心主任，主要研究方向是超弦物理，所以这本书的内容从物理学的角度来说相当可信。在人的意识方面的讨论，我认为作者的逻辑不够严密，或者他就是一个典型的物质本身存在论的旧唯物主义者。一个突出的例子是：
思维终结之后很久，虽然不再有会思考的存在者留意，物理学定律还是会一如既往地发挥着它们的作用：将现实的展现勾画出来。
这句引文是作者认为在很久之后，当思维者都灭绝的未来里，物理学定律依然在发挥作用。它其实反映了作者在逻辑上是是预先假设了一个自在世界，人类只是探索者，也就是真理是自在的。但是我认为现实和物理学这两个概念是能够抽象化思考的人类所创造，而且我们也很难想象假如我们无法思考，现实会是什么样子，是否遵循相同的物理定律。到底自在的真理是否存在，是否能脱离人的观察本身去起作用，我们终究不会得知，所以这句话其实是一个伪命题。
然而这本书在科普物理学的方面而言，是很值得我反刍总结一番。它跟很多讲时空论的书籍一样，都从两个重要的物理学基础入手：热力学第二定律和量子物理概率论。热力学第二定律的重要性在于它揭示出我们的现实宇宙只允许熵增，量子物理揭示出我们的宇宙状态只是一种可能性之一，而在宏大的宇宙尺度下，只要时间够长，什么奇怪的事情都有可能发生。我们先从世界只允许熵增说起。
什么是熵？简单来说就是状态的无序程度。一个鸡蛋掉到地上摔碎了，从一个有形状的有序状态变成一个摊在地板的垃圾状态，这就是熵增的过程，因为组成鸡蛋的分子在摔碎后的状态更无序、在位置上有更多的排列组合。这个鸡蛋不可能自发地自我重装回去，所以说鸡蛋的摔碎是个不可逆过程，而时间就在这个不可逆的过程中被定义了。另外一个例子是，为什么有热量从高温物体传到低温物体这个热力学现象呢？其实也可以从熵增的角度来解释：高温物体中的分子振动很剧烈，分子跑来跑去很无序，它们的熵很大；低温物体中的分子就很安静，各人待在各人的位置上就很老实。当高温物体接触到低温物体时，我们就把它们整体看成一个系统，如果低温物体的分子也被影响到开始剧烈振动，整个系统的熵就会变大，所以高温物体会牺牲掉自己的一部分无序来增加整个系统的无序程度，这就完成了热量的传递。
在孤立系统中熵只有增加不能减少，但对系统中的个体而言是，熵是被允许减少的，只是需要能量的辅助：上个例子中的高温物体，它通过排放热量帮助自己的有序度提高，而放出的热量或被低温物体吸收或者或散发到空气中，能量的品质降低：它越难越被重新利用。布莱恩把这个过程叫做“熵的两步舞”：系统吸收高质量热量使自己无序度增加，然后排放低质量热量降低自己的熵。细细想来，每一个系统，包括我们每一个人的生命过程，都不断在跳这个两步舞：植物采集太阳光的能量，将叶绿素的电子能量提到高能级状态；叶绿素被动物吃掉，它里面的电子在氧化还原反应中释放能量，能量的品质降级，动物吸收能量维持生命活动的有序性，同时向环境排放废热；相同地，动物的肉被人吸收，储存在营养物质的电子在人的氧化还原反应中降级放热，提供能量让人类维持有序状态：身体的形态、大脑的运转，同时向环境排出废热。因此，如果考虑宇宙整体作为一个系统，虽然能量是守恒的，但熵的总量是不断增加的，它似乎跟时间的不可逆联系在一起。那么既然时间不可逆，那么它肯定有来源，也很可能有尽头。这本书最令人着迷的就是对时间尽头的猜想。
若熵是一直增加的，那么宇宙的刚开始就是最有序的状态，即大爆炸起源于空间奇点，也是时间的开始。大家都知道万有引力和核力的存在，也多亏了这两种力我们才得以作为一个整体存在，否则我们会变成一堆基本粒子四处游荡。既然有万有引力这种把粒子聚集起来的力量，为什么还会有大爆炸呢？物理学家给出的一个假说是暴胀场的存在。万有引力在本质是空间粒子分布的不均匀，这也是恒星形成的重要原因：在一团氢原子云中，有一些区域的原子分布相对较多，这个区域就会不断吸引周围的游离原子向它靠拢，以亿万年的时间去凝聚成一个像太阳一样的氢球。暴胀场假设在大爆炸前非常偶然地出现了一个空间分布及其均匀的区域，它的熵非常低，以致产出很强大的斥力，这个斥力足以使空间暴胀，引发宇宙的大爆炸。在大爆炸之后不久，暴胀场消失，能量转化成粒子，在核力的作用下形成质子，又在电磁力的作用下形成原子，继而万有引力将它们吸引在一起变成熟知的星球。
这些聚集在一起的力量都是熵减的过程，维持熵减就需要能量的散发，如同太阳，只能不断向外发光供热才能保证自我状态的稳定。太阳内部的万有引力极大，大到可以把氢原子聚变成氦原子，两个氢原子聚变成一个氦原子，损失的质量以通过光子形式释放能量，同时释放出一些压力，使得太阳内部环境保持些许稳定，不会因为万有引力和强核力的作用一直收缩。太阳已经这样稳定燃烧了50亿年，但内部的氢原子终究有耗尽的时候，当太阳中心的氢原子聚变不足以阻挡核心的坍缩时，太阳会稍许坍塌，但产生的高压会引发内部氦原子的聚变，形成更重的原子；太阳外围受到的来自核心的万有引力会突然变大导致周圈氢原子的集体聚变，从地球这边看，太阳非但没有变小，反而突然膨胀。水星和金星会被吞没，地球可能会被吞没也可能被蒸发，太阳变成一颗红巨星。再之后，当太阳所有的氢原子都被消耗殆尽后，氦聚变产生的碳氧元素使得太阳变成黑的白矮星。这是56亿年之后的事情。
之所以太阳会变黑且能继续保持白矮星状态，是因为万有引力的作用会让碳氧原子继续收缩，但是太阳的质量无法让它们也产生聚变，这时候量子力学的泡利不相容原理成为阻止进一步收缩的最后一道防线，这时候的太阳已经不需要散发热量来维持熵减的状态，这算是一个很温和的结局。只是它是真的结局吗？不，量子力学告诉我们，真空乃至整个宇宙都可能被反引力撕裂。
往上扔一个苹果，地球的重力永不停歇的拖曳一定会让这个苹果的速度逐渐慢下来，同样的，宇宙大爆炸之后，星系间的万有引力的作用会让宇宙的的大逃亡变得越来越慢。空间在膨胀，但膨胀的速度肯定也在降低。但是上世纪末持续十几年的探索成果发现，宇宙的膨胀并未减速，而是在加速。如果从我们现在的角度看宇宙边缘（虽然宇宙边缘的电磁波要138亿年才能到达地球），若边缘逃离我们的速度超过光速，意味着从一个时刻起，我们再也接收不到宇宙边缘的信息，也就是说很多现在能够观测到的星体会从我们的视界中消失。是的，我们观测到的宇宙内部的星体将会变得越来越少，我们之间的万有引力会变得越来越弱。万有引力常数G其实并不是个常数。
从事实反过去推，空间中肯定有一种反引力使得宇宙加速膨胀，有些人喜欢把它们叫成暗能量。也许将来会有一天，反引力的作用会超过万有引力，那个时候万事万物都会被撕得粉碎。电磁力让组成我们身体的原子和分子聚拢不散，强核力让我们身体的原子核中的质子和中子结合成益处，正是在这两种作用力下我们才能保证形态的完整。正是这种作用力远大于膨胀宇宙今日的推力，我们的身体才好好的。要是排斥性的推力变得越来越大，我们体内的空间也会膨胀，最终我们体内的推力会强悍到超过电磁力和核力。我们会膨胀起来，炸成碎片。太阳也会如此。据物理学家推算这大概是900亿年之后的事情。
那么在太阳变成白矮星之后到空间被撕裂之前的这几百亿年中，宇宙将以什么形式存在？就恒星的演化而言，现在大部分的恒星都基本躲不过像太阳一样的命运：在氢原子被耗尽之前产生一波红巨星膨胀，紧接着变成白矮星。只是恒星的质量比较大的时候，它的万有引力可以使碳氧核心进一步发生核聚变，生成更重且更复杂的原子核。而核聚变可以进行到铁元素时会停止，因为铁元素是单位质子/中子核质量最小的元素，它无法再产生聚变和向外的斥力，到了那个时候再也没有任何阻力可以阻止恒星的继续坍塌，它会一直收缩成为空间的奇点，这就是黑洞。
我们对宇宙的探测是通过仪器发射和接收电磁波，而黑洞可以吃下所有靠近它的电磁波，因此我们至今无法直接观测到黑洞。但正是黑洞的贪得无厌，导致它本身的解体：量子力学的不确定性允许真空扰动的发生，即真空中可能会同时出现正反两个粒子；如果粒子附近有黑洞的存在，那么反粒子将被黑洞吸收，正粒子将逃离黑洞。反粒子被黑洞捕捉，黑洞的质量在变小，温度在上升。现如今的黑洞温度都低于宇宙辐射温度，也就是它吸收的正能量要大于负能量，它的质量还在变大。但随着宇宙的继续膨胀，微博背景辐射会继续稀释，其温度也会越来越低。当它的温度比黑洞的温度低时，黑洞将不断从周围真空吸收负质量粒子，其本身的质量不断减少，直到自己解体成为基本粒子。这时候黑洞也会解体。在900亿年的时候，宇宙将呈现这样一番情景：
除了粒子薄雾在太空中四处飘荡之外，看不到太多的东西。时不时地，电子与正电子之间的引力会使二者沿螺旋向内的轨迹越靠越近，最后在一道极细的微闪，一瞬穿透黑暗的光亮中湮灭。如果暗能量被耗尽，那么粒子之间会形成比较稳定的黑洞；如果暗能量依然存在，宇宙还在加速扩张，那么正反电子很可能会永远碰触不到对方。
所以当时间足够长的时候，任何奇怪的事情都很可能发生，只要遵循薛定谔方程。而薛定谔方程并未对熵增有明确规定，所以完全有可能会有以下的情景出现，即使很匪夷所思：因为我们对自己的认识来源于以往的回忆和当下的状态，是通过组成脑细胞的各类生物大分子的非常特定的组合来实现；如果未来有一个相似的分子结合体，即使它脱离了人类的躯体，即使它出现在人类灭绝之后，如果它拥有跟现在我的大脑内部同样的构造，那么它会不会也拥有跟现在的我同样的回忆和认知呢？它也会认为它出生在中国，读过一本叫做《直到时间的尽头》，写下了这篇笔记，并把这些事情当成真正发生过。细思恐极，是不是我们现在对自己的认知也是虚假的，这些回忆只是碰巧的生物大分子以一种组合存在着，而事实上什么都没有？