10　宇宙创始状态
宇宙膨胀与收缩

宇宙创始时，可以说是处于极低的熵状态，那才是我们周围时间箭头存在的根本原因。这也是本书的立场，将这种立场称为时间箭头的宇宙论学派。然而，为什么宇宙创始时处于低熵状态呢？

就宇宙创始时处于低熵状态来说，是因为发生了宇宙由于膨胀而“收缩”的现象。

箱子里的熵的状态

假设现在一个封闭的箱子里，制造出熵的最大状态。如果箱子的大小不改变的话，熵就会一直停留在原来的状态。由于熵的最大状态是根据箱子的大小而改变的，所以产生了很多不同的细微过程，朝向新的熵的最大状态而使状态不断发生变化。其实，问题就出在膨胀的速度上。膨胀的速度，与微小过程发生的速度相比，可以说非常的缓慢。如此一来，由于使状态发生变化的时间非常充裕，所以才能够实现熵常保持的最大状态。由于没有足够的时间可以产生细微的过程，所以无法实现熵的最大状态，而是出现维持低熵的状态。正如前面已经叙述过的，宇宙正在进行减速膨胀。也就是说，在宇宙创始时膨胀速度最快，熵无法达到最大状态而逐渐地“落后”，于是才产生了低熵状态。

宇宙创始时的元素合成现象

举例来说，宇宙创始时发生了元素合成现象。如果宇宙没有高速膨胀，那么元素合成将逐渐形成，甚至连最安定的铁元素也会被制成。然而，由于急速的宇宙膨胀而使得元素合成反应“落后”了，即使已经制造了氦等较轻的元素，那么元素合成结束后，宇宙也不过才留下氢和氦等元素而已。由于太阳几乎大部分是由氢元素组成的，所以如果在宇宙初期时，连铁也被合成了的话，那么，太阳也就无法形成。现在宇宙中存在的恒星，比如太阳，如果追本溯源，应该都是由于宇宙初期所发生的“落后”（或收缩）所造成。所以，“落后”也并非完全都是不好的。

箱子里的熵的状态

假设现在在一个封闭的箱子里制造出熵的最大状态。熵的最大状态由箱子的大小决定，因此箱子膨胀的速度决定熵的状态。