一 守恒系统

认为世界具有一个统一不变的本原，从而去认识一切实在的最终本性，这种本体论思辨在人类抽象思维诞生的时候就根深蒂固地存在。中国古代哲学把这种不变性归结为“道”或者“气”，而希腊最早的哲学家泰勒斯则认为，纷繁复杂的大自然可以归结为一种物质——水。亚里士多德在《物理学》中把这种统一性归结为“一个本性不运动的和永恒的推动者”，柏拉图则进一步把它形而上地演进到与某种完美概念相联系的“基本属性”。同时，他意识到永恒和变化二者都必须是现实世界不可缺少的组成部分。也就是说，在人类思辨的早期，哲学家们把宇宙看成一个守恒系统，尽管其内部进行着持续而深刻的变化，但始终存在一种不变的基本元素。

当人类进入另一个伟大的时代，即牛顿和莱布尼兹的时代，随着经典力学接二连三的胜利，守恒思想也不再是模糊的哲学思辨，而是对天体运动和地球引力作用下的物体运动作出定量解释的精确结论。因为，牛顿第二定律和第三定律指出，在不受外部影响的相互作用质点系统（孤立系统）中，总能量等三个物理量不随时间变化，因此，它是一个守恒系统。

但是，这些守恒定律具有一个重要的性质，那就是这些基本力学方程式中同力在动力学上相联系的量是加速度，而在运动方程中对于时间t′=-t的变换，唯有加速度不变，质点仍沿同一轨迹运动，只是方向相反。也就是说，在这些方程中，变换t′=-t意味着过去和未来没有区别，运动定律不变。经典力学系统是守恒和时间可逆的运动系统。

但是，可逆性显然和我们日常经验中的时间方向相悖，时间是不可逆的，过去不等于未来。例如，我们把蓝墨水滴入一杯清水，它会慢慢扩散，直至均匀分布最后变成一杯浅蓝色的液体，但我们从来没有看到一杯浅蓝色的水会自动聚集起来成为一滴蓝墨水。我们看到雪山的冰雪融为涓涓细流，汇成江河流入大海，但我们从没有看到海洋的水会自动汇集到河口再逆流而上，回到雪山凝结成冰雪。我们看到人的出生、成长、死亡，我们从没有看到一个人从坟墓出来成为老人，然后回到壮年、青年时代，最后变成一个婴儿消失在母亲的腹中。但是，当时经典力学庄严、宏伟理论体系表现出来的完备性，使得科学家们似乎完全有理由对这个违背经验事实的可逆时间观念视而不见，漠然置之。同时，经典科学的权威大师们也没有意识到这个可逆性概念会在热力学中遇到麻烦，在生物学和社会科学中遇到“笛卡儿鸿沟”。