時間之箭，也叫時間之箭，是設定時間的單向性或不對稱性的概念。 它由英國天體物理學家阿瑟·愛丁頓于 1927 年提出，是一個未解的一般物理學問題。 根據愛丁頓的說法，這個方向可以通過研究原子、分子和物體的組織來確定，并且可以繪制在四維相對論世界地圖（一張實心紙）上。

微觀層面的物理過程被認為完全或大部分時間對稱：如果時間方向反轉，描述它們的理論陳述將保持正確。 然而，在宏觀層面上，情況往往并非如此：時間有明顯的方向（或流動）。

時間的對稱性（T 對稱性）可以簡單地理解為：如果時間完全對稱，則真實事件的視頻無論向前播放還是向后播放都會顯得逼真。 例如，重力是一種時間可逆的力。 一個球被拋起、減速停止并墜落是這樣一種情況，在這種情況下，錄制的前后畫面看起來同樣逼真。 該系統是 T 對稱的。 然而，球彈跳并最終停止的過程是時間不可逆的。 在前進的過程中，動能被耗散，熵增加。 熵可能是少數幾個時間不可逆的過程之一。 根據熵增加的統計概念，時間箭頭與自由能的減少相同。

物理學家肖恩·卡羅爾 (Sean M. Carroll) 在他的《大局》一書中將時間的不對稱與空間的不對稱進行了比較： 體，打破了空間的對稱性。 類似地，物理定律通常與時間方向的翻轉對稱，但在大爆炸附近（即在它之后的最初數萬億年內）時間向前和向后有明顯的區別，因為相對接近這個 特殊事件，它打破了時間的對稱性。 在這種觀點下，所有時間箭頭都是我們在時間上相對接近大爆炸以及當時存在的特殊情況的結果。 （嚴格來說，弱相互作用對于空間反射和時間方向的翻轉都是不對稱的。但是，它們確實服從包括兩者在內的更復雜的對稱性。）

愛丁頓在 1928 年出版的《物理世界的本質》一書中幫助普及了這一概念，他說：

讓我們任意畫一個箭頭。 如果隨著箭頭的前進，我們發現世界狀態中的隨機元素越來越多，那么箭頭就是指向未來； 如果隨機元素減少，箭頭指向過去。 這是物理學已知的xxx區別。 如果承認我們的基本論點是隨機性的引入是xxx無法撤銷的事情，那么這立即就會出現。 我將使用短語“時間的箭頭”來表達這種在空間中沒有類似物的時間的單向屬性。

愛丁頓接著給出了關于這個箭頭的三點注意事項：

• 它被意識生動地識別出來。
• 我們的推理能力同樣堅持這一點，它告訴我們箭頭的反轉會使外部世界變得荒謬。
• 除了對許多個體的組織研究之外，它在物理科學中沒有出現。 （他的意思是它只能在熵中觀察到，熵是一種由系統產生的統計力學現象。）

時間之箭是時間的單向或不對稱。 熱力學時間箭頭由熱力學第二定律提供，該定律指出在孤立系統中，熵趨于隨時間增加。 熵可以被認為是微觀混亂的量度。 因此，第二定律意味著時間相對于孤立系統中的秩序量是不對稱的：隨著系統隨著時間的推移而前進，它在統計上變得更加無序。 這種不對稱性可以根據經驗來區分未來和過去，盡管測量熵并不能準確地測量時間。 此外，在開放系統中，熵會隨時間減少。

英國物理學家阿爾弗雷德·布賴恩·皮帕德爵士寫道，“因此，這種經常被輕率地重復的觀點是沒有道理的，即熱力學第二定律僅在統計上是正確的，因為微觀違規行為反復發生，但從未發生任何嚴重程度的違規行為。 相反，從來沒有證據表明第二定律在任何情況下都會失效。 然而，有許多關于違反熱力學第二定律的悖論。