论宇宙中的时间箭头与有组织复杂性

有一种广泛假设认为，宇宙总体而言，尤其是地球生物圈，正随时间变得更加复杂。本文将此假设表述为有限时间跨度内系统的宏观定律，即复杂性增长定律。它假设该宏观定律出现在某些具有丰富自由能流的非平衡系统中，例如可观测宇宙与地球生物圈。我们区分两类复杂性：无组织与有组织的。该假设相关的复杂性是有组织复杂性。为表述此定律，我们采用应用于概率分布的有组织复杂性的定量定义。我们将任何复杂性对象表示为其观测值的来源，该值表达为概率分布；这使得对多样对象的统一处理成为可能。此表述需要使用观测系统来表示这些对象。我们引入这些观测系统之间的序关系，以证明对象的复杂性具有一种不依赖于任何特定观测系统的通用性质。本文为这一宏观定律发展了一种新方法，将时间箭头表述为某些非平衡系统的有组织复杂性增长。这与热力学第二定律形成对比，后者将时间箭头表述为孤立系统的无组织复杂性（熵）增长。我们将此表述应用于精细调节问题：即基本物理常数似乎为地球生命而精细调节这一令人困惑的观测。我们对精细调节问题的新解释认为，这些常数是为复杂性增长定律的出现而精细调节的。