Systeme haben einen Zeitpfeil, wenn sie eine gerichtete Entwicklung durchlaufen. Sie ist auf einer makroskopischen Ebene beobachtbar, man spricht von „Makrozeit”. Sie geht mit der Erhöhung von Entropie einher, die ein Maß für die Unordnung eines Systems ist.
So diffundieren Moleküle in einem abgeschlossenen Kasten (oben) aus einer Ecke (A1) – wenn sie dort beispielsweise aus einer Gasflasche freigesetzt wurden – und füllen schließlich den gesamten Raum aus (A3). Dann stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, der keine gerichtete Entwicklung und somit keine Makrozeit mehr besitzt: Grobkörnige „Momentaufnahmen” (A3 und A4) sehen aus der Distanz gleich aus. Schaut man jedoch genauer hin (feinkörnige Betrachtungsebene), zeigen sich Unterschiede zwischen ihnen – eine „Mikrozeit” bleibt also immer erhalten. Durch zufällige, ausreichend große Fluktuationen (Schwankungen), die sich statistisch selbst in einem Gleichgewichtszustand ereignen, wenn genügend Mikrozeit vorhanden ist, können sich lokal Strukturen bilden (von A3 nach A1), und es entsteht wieder eine Makrozeit.
Ist das System nicht abgeschlossen, sondern offen (unten), bildet sich nicht zwingend ein Gleichgewicht aus – die Makrozeit läuft weiter. Das ist beispielsweise im Universum der Fall, weil der Weltraum sich ausdehnt (B1 bis B3). Ob im Urknall spezielle unwahrscheinliche Anfangsbedingungen existiert haben (B1) oder sich aus ganz unterschiedlichen „Startkonfigurationen” Ordnung und gerichtete Entwicklung hätten ausbilden können, ist umstritten. Womöglich ist das ganze Universum einer Zufallsschwankung in einem makrozeitlosen Quantenvakuum entsprungen.
A 1
A 2
A 3
A 4
