你约了一群物理学家书呆子来，在电脑上把最近的世界杯决赛上的一记进球放给他们看。前锋的脚重重地踢在足球上，砰！啪！球进了！你按下键，把这一片段倒播。趴在地面上亲吻的守门员飞了起来，成了一只蹲伏的老虎。球网猛向前摆，把球飞速地送回赛场上。足球运动得越来越快——啪！它猛击到那前锋的脚，出现像是把他向后扔了出去的画面。

　　你当然能判断出电影是正在放映，还是倒播。你得意地笑了。“别急！”物理学家们如合唱般地齐声回应。是的，球网把球推得飞起来，又恰好打到狂奔的前锋脚下，这不像会发生（improbable）的事，但这并非完全不可能（not impossible）。这并不违反物理定律。

　　不， 现在轮到你来反对了：“当我倒播电影时，足球飞得越来越快。这当然是违反已知的物理定律。”

　　“是啊！”物理学家叫了起来，“那是因为你忘记考虑空气分子的运动了。如果你的电影拍得够精细，能把一切相关细节都显示出来，你就会看到当球被前锋踢出去，掠过守门员撞入球网时，球因为不断地与空气分子碰撞而减速。而当你倒播时，如果电影画面也够精细，我们就会看到万亿个空气分子像是共谋似地撞击足球，让它飞得越来越快，恰好落到前锋的脚底下。这可能是你为了捉弄我们，施了什么魔术，让空气分子这般神准的呢！”

　　这些物理学家多是大学教授，这时很可能会忍不住要好好给你上一堂摩擦力的课。我们知道日常所见的宏观物体都受制于摩擦力，所以很容易判断电影是正在放映，还是倒播的。空气分子与足球碰撞产生的空气阻力，正是一种摩擦力。

　　我讲这个听起来有点可笑的故事，是要强调物理学家很快就意识到，显然不需要看进球这个复杂的过程，更不用说去煎美式蛋饼了。为了研究物理基本定律的时间反演不变性，只要把复杂的过程分解成简单的过程，这些简单的过程组合起来即可构成我们感兴趣的过程。因此，物理学家从研究球和脚的碰撞，转向研究分子之间的碰撞、原子之间的碰撞，以至于亚核基本粒子之间的碰撞。

　　总结起来，物理学家只是逐一检验物理的过程，看相应的时间反演的过程是否符合物理定律。把一个物理过程拍成电影，当它放映时，我们无法仅凭物理知识判断电影是在向前放映还是倒播，那么物理学家就说这一过程遵守的定律是时间反演不变的——换句话说，这些定律是不能区分时间箭头的。

　　例如，1951年，加州大学伯克利分校的几位物理学家让两个质子对撞，并观察到碰撞产生了一个π介子和一个氘核（π介子是一种亚核粒子，氘核包含一个质子和一个中子）。我们当然没法把这一碰撞的过程拍成电影再倒放。但如果我们做得到，那么在时间反演的电影里，一个π介子，会和一个氘核撞到一起，产生一对质子。

　　因此，开奖，哥伦比亚大学和罗切斯特大学的物理学家正是这么做的：他们让一个π介子撞到一个氘核上，观察到一对质子产生出来。他们看到的就完全和加州同行实验的倒播电影一样。支配这一过程的定律，看来具有完美的时间反演不变性。

　　几十年来，物理学家看了许许多多这样正放和倒播的“电影”，却没有在物理基本定律中发现时间箭头的任何蛛丝马迹。这很奇怪，我们身边到处都能看到时间箭头，但我们前面说过，这都可以理解为熵的作用。

　　顺便一提，实验物理学家当然不会傻乎乎地说他们没有看到什么。他们说：“我们在如此这般的精度范围内没有看到这个那个，这是受仪器设备所限，受基金给我们的经费所限，等等。”一些特别坚毅勤奋的实验家，充分发挥才智，提高他们没能在物理定律中看到时间箭头的精度。终于在1998年，上述实验过后近五十年，他们在一个基本粒子过程中，第一次观测到时间反演不守恒。我们接下来会进一步解说这一实验，但先回到1951年。

　　物理学家很快意识到，粒子碰撞并不是研究时间反演的最好的方法。上述例子中，美国东岸的实验家得保证相撞的π介子和氘核，要与西海岸实验中产生的粒子具有精确相同的能量和动量。但是，实际中你做不到这么高的精度。