A szobahőmérsékleten magára hagyott forró kávé lassan kihűl, a hűtőből elővett tej felmelegszik, ahogy a hó a meleg közeledtével idővel vízzé olvad. Ezek mind-mind megfordíthatatlan folyamatok: ha a külső körülmények nem változnak, a kávé nem melegszik fel, a tej pedig nem hűl vissza magától. A természet e törvényét a termodinamika második főtétele így fogalmazza meg: "A természetben külső behatások nélkül mindig a hőmérséklet kiegyenlítődésére irányuló folyamatok zajlanak le, azaz hőmennyiség magától az alacsonyabb hőmérsékletű helyről nem kerül át a magasabb hőmérsékletű helyre."

A fenti folyamatok leírására és bekövetkeztük valószínűségére Rudolph Clausius XIX. századi fizikus bevezette az entrópia fogalmát. A szó a rendszer állapotára utal. Ha a rendszerben sok különböző hőmérsékletű alrendszer van, a rendszer rendezett. Az entrópianövekedés elve szerint a környezetétől elzárt rendszer entrópiája a benne lejátszódó spontán folyamatok révén mindaddig nő, míg be nem áll az egyensúlyi állapot (pl. a közös hőmérséklet). Ekkor éri el a rendszer leginkább rendezetlen állapotát, vagyis megnő az entrópiája. A folyamat viszszafordításához kívülről kell beavatkoznunk. Vagyis a hűtőből elővett tej más hőmérséklettel rendelkezik, mint az azt körülvevő szoba, így a rendszer rendezett, kicsi az entrópiája. A közös hőmérséklet elérésével rendezetlenné váló rendszer entrópiája magasabb, s mivel a tej magától történő újbóli lehűlése esetén csökkenne az entrópia, a folyamat csak rendkívül kis valószínűséggel menne végbe. Ez olyan rendszerre is igaz, mint pl. az asztalról leguruló, majd a földön széttörő tojás. A rendszer ekkor rendezetlenné válik, megnő az entrópiája. Annak, hogy a tojás ismét összeálljon, netán magától visszakerüljön az asztalra, rendkívül elenyésző az esélye. Az entrópianövekedés elvét kiterjesztették már az informatikára éppúgy, mint a társadalom működésére vagy a művészetekre.

Az idő múlásának az entrópianövekedésben kitüntetett szerepe van, hiszen ezek a folyamatok időben történnek. Ha az idő mondjuk visszafelé telne, a kávé magától felmelegedne, miközben a szoba ennek megfelelően kissé lehűlne. Ez persze nem egyezik az entrópianövekedés elvével, ezért is mondják gyakran a kutatók, hogy az entrópia és a termodinamika második főtétele mintegy kijelöli az idő múlásának az irányát.

A világegyetem kialakulását követően 380 ezer évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy elegendően kihűljön az atomok létrejöttéhez. Ha ezt megelőzően az atommag befogott egy elektront, a nagy energiájú fotonok azonnal leválasztották azt. Ennek következtében azonban nemcsak az atomok nem jöhettek létre, de a nagy részecskesűrűség miatt a fény sem terjedhetett szabadon. Amikor aztán a világegyetem (tágulása során) eléggé kihűlt, s az akkori fény (a mai kozmikus háttérsugárzás) energiája lecsökkent, s így már nem választhatta le a proton által befogott elektront, létrejöhettek az első atomok. Ekkor vált a világegyetem átlátszóvá, vagyis ekkortól terjedhet szabadon a fény. Az atomok később molekulákat formálhattak, s azokat a gravitáció nagyobb struktúrává, csillagokká, galaxisokká alakíthatta.

Lawrence Schulman amerikai fizikus (Clarkson Egyetem) az atomok kialakulását az entrópia és a második főtétel szempontjából vizsgálta. Véleménye szerint ekkor dőlhetett el végleg, hogy az idő milyen irányban teljen. Persze nem könnyű elképzelni egy olyan világot, ahol a jövő megelőzi a jelent, amit viszont a múlt követ. S egy időben visszafelé haladó világegyetem talán nem is lett volna működőképes, talán az anyag nem is alakulhatott volna ki, ahogyan a fizikai rendszerek sem jöhettek volna létre. Schulman szerint az atomok létrejöttével a korábbinál rendezettebb állapot jött létre. A gravitáció hatásával (pl. a galaxisok kialakulásával) a rendezettség tovább nőtt, azaz első ránézésre az entrópia tovább csökken, ami ellene látszik mondani a második főtételnek.

Csakhogy az univerzum mindeközben folytatja a tágulást (ráadásul jelenleg úgy tűnik, egyre gyorsabb ütemben), ami végső soron entrópianövekedéshez vezet. Schul-man szerint a gravitáció szerepének az ősrobbanás után 380 ezer évvel történt megnövekedése és a világegyetem tágulása egyaránt okozta, s ez végső soron kijelölte az idő múlásának irányát is. Miután a termodinamika főtétele a teljes zárt rendszerre működik úgy, hogy helyenként azért csökkenhet az entrópia, Schulman a második főtételt alapul véve nem zárja ki azt sem, hogy a világegyetemben találhatók területek, ahol az idő is visszafelé telik.

A kozmológiai tanulmányok mindeddig kevéssé vették figyelembe az idő múlásának kérdését. Nem tudjuk, hogy a kezdetben pontszerű világegyetemben működtek-e fizikai törvények, és ha igen, azok milyen alakot öltöttek. A kozmológia egyik nagy kérdése az is, pontosan mikor és miért alakultak ki az erők maguk, illetve hogyan különültek el egymástól (a magerők, az elektromágnesesség és a gravitáció). A világegyetem tágulásának ütemére mérési adatokból következtethetünk. Úgy tűnik, a továbbiakban ahhoz, hogy a téridő működését pontosabban leírhassák, a kutatóknak nemcsak a tér tágulását, hanem az idő irányát is vizsgálniuk kell, amelynek az erőkhöz hasonlóan az ősrobbanás után időre volt szüksége ahhoz, hogy kialakuljon, véli Schulman.

A kihűlt kávé magától éppúgy nem melegszik fel, ahogyan a darabjaira tört tojás héja sem áll össze ismét egy egésszé