為什麼時間的流逝僅朝向一個方向上？單向流動是時間最明顯的特徵，這是「時間去哪兒了」問題的根源。幾乎沒有一種事實比時間從過去向未來的流動更為明顯，人們不斷地走向未來，卻不能回到過去，消失的過去變成了人們頭腦中的符號記憶，難以忘懷的回憶成為了人們對歌曲「時間去哪兒了」的情感體驗。時間的「河流」永遠向前流動，科學家和哲學家將時間流動的方向稱之為時間的心理箭頭、或心理向量。設想一下一杯放在桌面的咖啡，熱咖啡自然地冷卻下來，逆向的過程不可能發生，冷的咖啡不能自然地變為熱咖啡。封閉體系的物體溫度發生從高到低的變化，這被稱為熱力學的時間箭頭。最近一期的《物理學評論E》雜誌刊登了一篇分析「時間之箭」的文章，兩位物理學家討論了兩種長期分離的時間概念，一種是心理學意義的時間概念；另一種是熱力學意義的時間概念，心理學和熱力學意義的兩種時間概念可能永久地合併為一個統一體。
熱力學的基本原理揭示，大集群的粒子，比如：一杯咖啡飲料含有數萬億數量的液態分子，它們總是朝向無序、甚至雜亂無章的組織體系移動，咖啡的熱水分子放置在一間冷的房間，熱的水分子擁有更高的秩序、或更高的組織結構，根據熱力學的時間箭頭、或時間方向性的原理，熱的咖啡飲料逐漸冷卻，最終形成了和房間周圍同樣的溫度。熱力學物理學家以高熵值描述低秩序的組織狀態，以低熵值描述高秩序的組織狀態，比如：熱咖啡擁有相對較低的熵值，冷咖啡擁有相對較高的熵值。熱力學的時間之箭表明，熵值呈現從低到高的變化過程。然而，一些熱力學物理學家不完全認同熱力學的時間箭頭原理，他們習慣於描述同時性的物體運動，大數量粒子的時間向前、向後移動同等有效，任何複雜的物質組織系統——無論時間箭頭如何流向都在變化之中增加了系統的熵值。
宇宙大爆炸學說得到了越來越多證據的支持，在宇宙大膨脹的發生初期，原初宇宙微觀結構擁有特別低的熵值，科學家不能檢測到宇宙最早期特別低的熵值，一些物理學家不認同最低熵值的假設，另一些物理學家認為，宇宙熱力學的時間箭頭從大膨脹的最早時刻開始「向前飛馳」，宇宙從過去低的熵值向未來高的熵值演變。天文學家觀測天體的運動和演變，社會大眾從中獲得了「時間去哪兒了」的心理感受，過去的歲月在不經意間消失了。兩種概念的時間箭頭十分直觀，人們很難注意兩者的差別，心理的時間之箭似乎是熱力學的時間之箭，位於洛杉磯南加州大學的物理學家託德·布朗解釋說，人類可能花費了千年時間，人們現在才能認識到，兩種概念的時間流逝比過去的解釋更加清楚。過去的幾個世紀，物理學家和哲學家開始將熱力學和心理學意義的時間之箭「合二為一」。
很多科學研究人士注意到，現實世界中那些儲存記憶的物體，比如：人類大腦和計算機硬碟在運轉過程中變得更熱，而運行生熱的過程相當於增加了系統的熵值，這個過程不可逆，好像熱力學定律指明的那樣，存儲記憶的物體僅能從過去移動到未來，它們沿著一個時間之維向前運動。布朗和加州理工學院的物理學家倫納德·蒙洛迪諾持有不同的看法，記憶的運行不會必然地伴隨生熱現象，舉例來說，水池的漣漪記錄了一塊石頭落水的事件，漣漪的「記憶」原則上在相反的方向傳播。人們的大腦有沒有一種不僅記憶過去、而且記憶未來的功能？為了解開這記憶的「時間之謎」，蒙洛迪諾和布朗嘗試了一種物理學的所謂「思想實驗」，他們的設想沒有那麼複雜，人們想像一下，將兩間空室組成一個封閉系統，一間空室充滿了氣體狀的粒子，跳動的粒子在室內自由地移動，另一間同樣尺寸的空室「空空如也」，在充滿粒子的空室和沒有粒子的空室之間連著一條便於粒子進出的通道。充滿粒子的空室處在低熵值的結構狀態，大量粒子擠成一團，好像宇宙最早期的結構，巨量的粒子以高密度的能態濃縮在一起。相互擠壓的粒子從一個空室沿著通道進入另一個空室。根據熱力學的基本原理，兩個相互連通的空室最終分布成數量相同的粒子。
（編譯：2014-5-9 ）