Co je čas, plyne, a pokud ano, co určuje jeho směr?

Co znamenají fyzici časem?

Začneme snadnou otázkou co fyzici znamenají časem .

Všimněte si, že je snadné se zamíchat mezi pojmy čas a tok času . Když nefyzici hovoří o čase, obvykle to znamená tok času, tj. Skutečnost, že v lidské zkušenosti čas plyne neúprosně kupředu (jednou sekundou za sekundu). Pojedeme na to, ale prozatím budeme ignorovat otázku, proč plyne čas, a budeme se zabývat tím, co čas znamená fyzikovi.

Pokud chcete najít nějakou pozici v prostoru, jedna metoda je nastavit některé osy, např $ x $ , $ y $ a $ z $ a poté můžete jednoznačně identifikovat jakýkoli bod v prostoru podle jeho souřadnic $ (x, y, z) $ .

Rozlišovat mezi událostmi, které se dějí ve stejném bodě v prostoru, ale v různých časech musíme zadat kdy došlo k události a také kde stalo se, takže přidáme časovou souřadnici $ t $ . Události lze poté jednoznačně lokalizovat podle jejich časoprostorových souřadnic $ (t, x, y, z) $ . Pro fyzika je čas pouze souřadnice použitá k určení událostí v časoprostoru. Na obrázku 1 výše máme osu $ x $ táhnoucí se od $ – \ infty $ do $ \ infty $ , osa $ y $ táhnoucí se od $ – \ infty $ do $ \ infty $ a osa $ z $ táhnoucí se od $ – \ infty $ do $ \ infty $ . K nim fyzik přidá osu $ t $ táhnoucí se od $ – \ infty $ do $ \ infty $ , a to je čas – jen souřadnice.

Ale každodenní zkušenost nám říká, že čas je speciální – určitě odlišný od prostoru – takže to, co ospravedlňuje fyzikův názor, že čas je jen souřadnice? Abychom pochopili tento začátek s časem v každodenním světě, jak je popsán newtonovskými mechaniky.

Předpokládejme, že jsem na počátku vytvořil souřadnicový systém, $ x $ na východ, $ y $ na sever a $ z $ přímo nahoru. Časem budu používat náramkové hodinky. A předpokládejme, že uděláte totéž, ale řekněme, že jste v jiné zemi než já. Naše dvě sady souřadnic se neshodují, protože naše osy východ, sever a nahoru směřují různými směry.

Nebo předpokládejme, že se pohybujete relativně ke mně. I když ignorujeme zakřivení zemského povrchu, naše souřadnice se neshodují, protože váš původ se neustále pohybuje ve srovnání s mým původem – to, co se mi jeví jako nehybné, se pohybuje ve vašich souřadnicích a naopak .

Takže prostorové souřadnice jsou závislé na pozorovateli. Čas je však absolutní. Za předpokladu, že oba používáme Greenwichský střední čas (nebo nějaký jiný podobný standard), vždy se oba shodneme na čase bez ohledu na to, kde na Zemi jsme, nebo jakkoli jsme pohybující se navzájem. V newtonovské mechanice je čas z tohoto důvodu speciální, proto má smysl uvažovat o něm odděleně od vesmíru.

Od roku 1905 však víme, že k správnému popisu světa kolem nás musíme použít speciální relativitu a v relativitě není čas pro všechny pozorovatele stejný. Vraťme se na chvíli zpět k běžné newtonovské mechanice a předpokládejme, že se pohybujete relativně ke mně podél osy $ x $ určitou rychlostí $ v $ .Pokud nakreslíme mé časové $ t $ a pozici $ x $ osy a vaše $ t $ a $ x $ osy, které vypadají takto:

Naše dvě časové osy směřují stejným směrem, takže se shodneme na tom, co to znamená definovat časovou osu. Nyní ale předpokládejme, že se pohybujete relativistickou rychlostí $ v $ a nakreslíte stejný diagram.

Když zahrneme speciální relativitu, naše osy již nesměřují stejným směrem. Pokud nakreslím svoji časovou osu rovně nahoru, pak se vzhledem ke mně vaše časová osa otočí o úhel $ \ theta $ daný:

$$ \ tan (\ theta) = \ frac {v} {c} $$

Takže váš časový směr je směsicí mého času a mezer směry. Uvidíte přesně to samé – pokud nakreslíte časovou osu přímo nahoru, uvidíte, že moje časová osa bude otočena o $ – \ theta $ . Ve skutečnosti máme různé definice času, a to je důvod, proč dostaneme dilataci času v relativitě.

Jde o to, že v relativitě není čas jednoznačně definován. Když vezmeme v úvahu souřadnice používané různými pozorovateli, zjistíme, že se čas a prostor navzájem mísí. Čas se již neliší od prostoru, a proto jej fyzici považují pouze za jednu ze čtyř souřadnic, které dohromady tvoří čtyřrozměrný časoprostor.

Jak plyne čas?

Předchozí část vysvětlovala, co fyzici myslí pod časem, ale nezmiňovala se o plynutí času. Je to proto, že v relativitě čas neteče – přesněji tok času neexistuje jako koncept.

Bude to vyžadovat nějaké vysvětlení, takže dovolte mi zkuste to na jednoduchém příkladu. Předpokládám, že vám hodím míč a vy ho chytíte. Každodenní zkušenost nám říká, že čas plyne dopředu a jak to dělá, míč stoupá z mé ruky a pak padá dolů do vaší ruky. Pokud zobrazíme graf výšky míče, $ h $ , proti času, $ t $ , Získám něco jako:

V newtonovské fyzice to má pěknou jednoduchou interpretaci: čas plyne dopředu a výška je funkcí času. Výšku můžeme napsat jako $ h (t) $ . Ale teď mi dovolte nakreslit jiný graf. Vytvořím graf výšky míče, $ h $ , proti vzdálenosti, $ d $ , míč se pohybuje horizontálně, jak se pohybuje ode mě k vám:

Vypadá to hrozně jako předchozí graf a opravdu mohu napsat výšku koule jako funkci vodorovné ujeté vzdálenosti, $ h (d) $ . Ale neřekli bychom, že vzdálenost $ d $ plyne dopředu a výška se při tom mění, protože čas se liší od vzdálenosti. Tyto dva grafy jsou jen odlišnými pohledy na čtyřrozměrný graf ukazující trajektorii koule v časoprostoru (nakreslím pouze tři rozměry, protože nemohu 4D grafy):

V předchozí části jsem se pokusil vysvětlit, že čas je pouze souřadnice, jako jsou prostorové souřadnice, takže tento graf neukazuje čas plynoucí víc, než plyne vzdálenost nebo výška. Trajektorie koule je pouze přímka ve 4D.

V relativitě nazýváme grafy jako výše uvedené světové čáry , kde světová čára je pouze množinou všech časoprostorových bodů $ (t, x, y, z) $ , které míč zaujímá během své dráhy. Tato světová čára je pevný objekt ve čtyřrozměrném časoprostoru – časem se nemění. Vše, co se mění, je postavení míče na světové linii. Proto říkáme, že čas neteče. Čas je jen jednou ze čtyř dimenzí, které světová čára zaujímá.

Ve skutečnosti lze jakoukoli fyzikální vlastnost, tlak plynu, sílu gravitačního pole nebo cokoli jiného zapsat jako funkci ve čtyřech rozměry časoprostoru, $ F (t, x, y, z) $ . Takto napsaný geometrický objekt $ F $ existuje v celém prostoru a po celou dobu – nejde o něco, co se vyvíjí v čase o nic víc, než o něco, co se vyvíjí v prostoru.V zásadě bychom mohli mít nějakou funkci, která představovala celý vesmír, $ \ mathcal {F} (t, x, y, z) $ , a to by existovalo pro všechny hodnoty $ t $ , $ x $ , $ y $ a $ z $ . Tato myšlenka (nebo celá řada podobných myšlenek) se nazývá blokový vesmír – myšlenka, že celý vesmír existuje současně a čas neteče.

V tomto bodě bych si měl povšimnout, že mnoho fyziků, a odhaduji drtivou většinu nefyziků, by řeklo, že je to jen matematická skulduggery a je nesmysl říkat, že čas neteče. Nebudu dělat žádné komentáře, až na to, že to nás pěkně přivádí k poslední z našich otázek.

Proč existuje šipka času?

Matematicky přesvědčivé myšlenkou blokového vesmíru může být, faktem zůstává, že naše každodenní zkušenost nám říká, že:

1. plyne čas

2. to plyne jedním směrem – dopředu a nikdy zpět

Jak to tedy sladíme s myšlenkou blokového vesmíru? Mnoho fyziků tomu věnuje mnoho úvah a existuje mnoho různých názorů. Existuje však shoda v tom, že to souvisí s entropií . Toto je ve skutečnosti zapouzdřeno ve druhém zákonu termodynamiky, který zhruba říká, že pro jakýkoli izolovaný systém se entropie pouze zvyšuje.

Zvažte nějaký mechanismus. Nebudeme si dělat starosti, co to přesně je, například to může být něco mechanického, mezihvězdný plynový mrak nebo lidský mozek. Když mluvíme o čase plynoucím vpřed, máme na mysli, že se stav stroje mění v určitém směru, např. hodiny tikají dopředu a druhý zákon termodynamiky nám říká, že se mění ve směru zvyšování entropie.

Předpokládejme, že lidský mozek je jen mechanismus, mění se ve směru zvyšování entropie stejně jako každý jiný mechanismus. Pokud je však vědomí výsledkem změny mozku, vyplývá z toho, že každá vědomá bytost bude pozorovat mechanismy měnící se ve směru zvyšující se entropie. To není ani tak fyzikální zákon, jako korelace. Vzhledem k tomu, že se naše mozky mění ve stejném směru (zvyšování entropie) jako všechno ostatní, což znamená, že budou nutně pozorovat vše, co se mění ve stejném směru. Tomuto směru říkáme prodlužování času.

---

Pokud mi dovolím osobní názor, řekl bych, že se to všechno zdá trochu triviální – až příliš dobré, aby to byla pravda – a zdá se to podezřele jednoduché vysvětlení něco tak komplikovaného jako vesmír. Nemám však lepší návrh. Opravdu si nemyslím, že by někdo měl lepší návrh, nebo alespoň žádný lepší, aby přesvědčil velké části komunity fyziky.

Komentáře

• mít zde trochu problém: pokud je čas a prostor “ ekvivalentní “ tak proč pro dané t existuje pouze jeden bod na světové linii, zatímco pro danou hodnotu x může být 0 nebo 1 nebo mnoho bodů světové linie.
• Nemáme známou instanci detekce žádného fyzického jevu, který není spojitý v čas. To, co jste popsali, bude velmi podivný objekt, který současně existuje na více místech v jednom rámci.
• Skvělá odpověď, ale ‚ bych rád učinil malý komentář týkající se míč a světová linie. Říkáte “ světová hranice se ‚ nemění s časem, vše, co se mění, je koule ‚ s pozice na světové linii „. Myslím, že to odporuje celkovému poselství; bylo by bližší pohledu fyziků, kdybychom řekli, že koule je světová linie, to vše najednou. Pokud řeknete, že se míč pohybuje, nezbavili jste se ‚ t “ toku času “ koncept.
• Mám o tom pochybnosti. Mohu udržovat polohu objektů na (x, y, z), ale nemůžu ‚ t udržovat časovou souřadnici. Jak byste tedy vysvětlili, že čas je v tomto případě stejný jako ostatní 3 osy?
• Pěkná odpověď až “ Předpokládejme, že lidský mozek je jen mechanismus , mění se ve směru zvyšování entropie stejně jako všechny ostatní mechanismy. “ Víte, mozek je subsystém, který je uspořádanější než jeho okolí – což je naprosto legální. Život je pořádek, který chrlí nepořádek. Propojení naší fyzické formy s naším vnímáním času bude tedy vyžadovat další zamyšlení. Neříkám, že ‚ to nelze udělat.

Kolik je hodin?

Jak řekl Einstein, čas je to, co měří hodiny . A když se podíváte na to, co vlastně hodiny dělají, když otevřete hodiny a studeně se podíváte na empirické důkazy, uvidíte otáčení zubů nebo oscilaci krystalu. Uvidíte, že hodiny mají nějaký pravidelný cyklický pohyb spolu s něčím jako ozubená kola nebo počítací zařízení a dávají nějaký druh kumulativního zobrazení věci, které říkáme „čas“. Ve skutečnosti se však stalo to, že kolečka atd. Se pohnuly a velká ruka se pohnula spolu s malou rukou. Jakmile to oceníte, speciální relativita se zjednoduší, zvláště když uvažujete o vlnové povaze hmoty. Maximální rychlostí pohybu je rychlost světla, takže makroskopický pohyb prostorem nutnosti vede ke snížení rychlosti místního pohybu. Viz jednoduchý závěr dilatace času na Wikipedii.

Proudí to?

Ne, není. Voda teče. Vidíte, že teče. Ale když se pokusíte vidět plynoucí čas , uvidíte jen otáčení zubů nebo oscilaci krystalu. Představa, že čas plyne , je jen řečová postava, abstrakce. Pohyby světla, pohyby planet, pohyby krve, pohyb elektrochemických signálů, pohyby zubů. Všechno se pohybuje a tento pohyb vidíte. Ale vy nevidím plynutí času. Protože to není. „Hodiny nejsou nějaký kosmický plynoměr, který měří tok času. Otevřete plynoměr a zjistíte, že ním proudí plyn. Otevřete hodiny a neděláte najít čas plynoucí skrz to.

a pokud ano, co určuje jeho směr?

Není čas směr. I to je abstrakce. Můžete ukázat tímto směrem? Ne. Můžete se pohybovat tímto časovým směrem? Ne. Protože čas je jen kumulativní mírou pohybu, nemůžete se pohybovat mírou pohybu a není tam žádný směr můžete si vzít.

Co fyzici myslí časem?

Většina fyzici znamenají totéž jako kdokoli jiný. Někteří vám ale řeknou, že je to souřadnice, což je další abstraktní věc, spíše než něco, co souvisí s pohybem nebo změnou.

Komentáře

• Časově nenáročná fyzika je skutečně jednodušší a mnohem lépe vyhovuje relativitě i kvantové fyzice. Nemyslím si ‚ že to je problém vaší odpovědi. Mně to připadá příliš zjednodušené do té míry, že je to ‚ zavádějící. Hodiny měří například čas. Ale co nás vede k vývoji stále přesnějších hodin? Je zřejmé, že musíme mít způsob, jak měřit přesnost hodin. Planety se pohybují? No … mají impuls. Kromě toho však ‚ stále jen zabírají některé konkrétní body v časoprostoru. Hybnost je směrová – v prostoru a čase.
• Argument vidění plynutí času také nefunguje ‚ t velmi dobře (a znovu, I ‚ m docela přesvědčený, že časově nenáročná fyzika je lepší vysvětlení zde). Pokud se ‚ pohybujeme se stejným tokem času jako všechno kolem nás, jak bychom vůbec mohli tok vnímat? Je to ‚ něco jako být na obrovském mlýně, který nese celý svět vpřed – pohyb ‚ nevidíte, protože všechno se pohybuje stejným tempem. Nakonec, jaký je ‚ rozdíl mezi “ časem, je měřítkem pohybu a změny “ a “ čas je souřadnice a pohyb a změna zahrnuje tuto souřadnici „?
• @ Luaan: tam není běžecký pás. Časem nedochází k žádnému pohybu. Tok času je jen řečovou postavou. Nějaký bod v časoprostoru je abstraktní věc. Taková je i časová souřadnice. Žijeme ve světě vesmíru a pohybu. To ‚ je empirická objektivní realita. ‚ je to tak jednoduché.
• Tato odpověď zachází příliš daleko. Ano, je ‚ zcela zřejmé, že věci, které používáme v našem mozku, abychom se lépe přizpůsobili prostředí, nejsou věci, které v našem prostředí skutečně existují (“ mapa není území „). “ čas “ tedy patří do stejné kategorie jako “ nezaměstnanost “ nebo “ zákon “ nebo “ číslo 7 „. Ano. Ale pak odpověď upustí téma, jako by se dalo říct. Ne, ne a ne!Pokud mám zmapovat věci v mém mozku, stále potřebuji vymýšlet a používat a diskutovat pojmy jako nezaměstnanost, zákon, číslo 7 atd., A také čas a šíp času. Jedná se o extrémně užitečné hračky uvnitř našich mozků.
• Analogie tekoucí vody mi dělá nepohodlí. Říkáte, že voda teče a že ji vidíte proudit. Ale vidíte to jen plynutí času. Pokud by byl čas “ pozastaven „, pozastavil by se také průtok vody a žádný tok byste vůbec neviděli. Výraz “ voda teče “ implikuje plynutí času, i když jej nemůžete přímo pozorovat. Jak to vidím já, musíte si vzít oba nebo žádný. Pokud čas ‚ t neprotéká, můžete ‚ t skutečně říci, že teče voda – vše, co můžete udělat, je popsat polohu voda z hlediska různých časoprostorových souřadnic.

Dobře, zkusím to také:

• Co fyzici myslí pod časem? Dovolte mi začít citátem Hermanna Weyla:

Svět jednoduše je , ne stát se . Pouze na pohled mého vědomí, plazícího se po záchranné lince mého těla, část tohoto světa ožívá jako prchavý obraz v prostoru, který se neustále mění v čase.

Když píše „Svět jednoduše je „, zjevně nepoužívá je ve smyslu „existující v čase“. Čas (jak je zamýšlen v citátu) vzniká prostřednictvím našeho vědomí (které rozděluje svět na minulost a budoucnost, ale které ve skutečnosti „jsou“ právě tam), které „se plazí nahoru“ po záchranné lince našeho těla. Analogií by byly sudové varhany spolu s přerušovanou rolkou papírové hudby. Jsme varhany (vědomí) a pohybujeme se po roli (svět, který prostě je), čímž vytváříme hudbu, která je již v roli přítomna celá. To si také myslel Einstein:

Pro nás, přesvědčené fyziky, nemá rozdíl mezi minulostí, přítomností a budoucností žádný jiný význam než iluze, i když houževnatý.

Myslím si, že to je způsob, jakým většina fyziků myslí na čas (vznik, prostřednictvím našeho vědomí pohybu světa, který prostě je; minulost , současnost a budoucnost existují společně). Určitě však existují (nebo mnozí, které jsem nezkoumal), kteří si myslí, že čas existuje existuje objektivně.

Protože stejný token, můžeme říci, že je to svět, který se neustále mění, a nikoli a priori „prostě je“. Naše vědomí vnímá tento neustále se měnící svět jako svět, ve kterém je čas. Nebo se analogicky s varhanními orgány nepohybujeme po hudební roli, ale hudební role se odehrává před námi (aniž by tam byla veškerá hudba).

Čas by pak tvořil neustále měnící se konfigurace všech elementárních částic. Myslím, že lze říci, že čas je potom fenomén vycházející z kolektivního chování skutečně elementárních částic, pro které čas neexistuje . Jak může existovat čas pro skutečně elementární částice, pokud zůstane vždy stejná? Jinými slovy, jak může stárnout? Stárnutí, dobrý příklad času, vyplývá z kolektivního chování elementárních částic.

• Jak plyne čas? Na to nemohu odpovědět, protože čas nemůže plynout. Myslím, že si to myslí většina fyziků. Pohyblivé elementární částice, z nichž čas vychází, evidentně mohou plynout. Prostřednictvím prostor, s nímž čas vytváří absolutní časoprostor. Subjektivně lze vnímat čas jako „plynoucí“ velmi pomalu (když má člověk špatný čas) nebo velmi rychle („čas letěl velmi rychle, když jsme se líbali“), ale to je otázka slov. Nebo se podívejte na situaci, kdy sníte: hodiny vedle vaší postele říkají, že uplynulo pět minut, ale ve vašem snu se zdálo, že uplynulo mnohem více času. U zvířat může být vnímání času také velmi odlišné. Ale toto stranou. Odpověď na vaši otázku tedy je, že čas nemůže běžet v obvyklém smyslu. Což znamená, že ani on nemá směr.

• Proč existuje šipka času? Nejprve mi dovolte zdůraznit, že šipka času neznamená, že čas má směr. Šipka neukazuje na bod v prostoru. Šipka ani nesměřuje z minulosti do budoucnosti, protože čas zjevně nemá žádný směr v čase. Šipka času znamená pouze to, že minulost se liší od budoucnosti, a šipka je dobrou analogií k řešení tohoto problému. Otázka, kterou si kladete, tedy ve skutečnosti zní: „Proč se minulost liší od budoucnosti?„Podle druhého zákona termodynamiky je kolektivní chování všech částic ve vesmíru takové, že částice mají tendenci se konfigurovat stále více neuspořádaně (pokud původní konfigurace není v maximálním neuspořádaném stavu). Podle definice se minulost vesmíru nachází ve více uspořádaném stavu, než v němž se nachází budoucnost. Můžete si položit otázku, co by se stalo, kdyby byly pohyby všech částicových polí obráceny (což lze provést pouze v mysli, ale zesnulý Stephen Hawkins si jednou myslel, že by se to stalo, kdyby se vesmír změnil z expanze na kontrakci, o čemž později naštěstí připustil, že je špatný). O čem přemýšlet!

• Pokud chcete krátkou odpověď, pak:
  • Fyzici myslí většinou souřadnicovou osu, když mluví o čase. Také v teorii relativity měříme čas v metrech!
• Jak plyne čas?
  • Řekl bych spíše: jak to projde. V teorii relativity „ předpokládáme “, že čas plyne rychlostí světla . Směr času definujeme touto „ definicí “:
    • Směr plynutí času je stejným směrem, kde entropie roste. Pokud nevíte, co je entropie, pak je ve zkratce entropie měřítkem dezorganizace hmoty. Čas tedy plyne ve směru, kde narůstá dezorganizace částic v našem vesmíru.

Byla to krátká doba odpověď a nebyla „extrémně přesná, ale pokud chcete podrobnější vysvětlení těchto věcí, můžete si přečíst spoustu knih a podívat se na spoustu videa na youtube k tomuto tématu. Doufám, že moje odpověď byla užitečná.

Přijmu jiné hledisko než jiné odpovědi. Tok času lze použít v relativitě.

Některé odpovědi výše a tato odpověď až Trvá skutečně nekonečný (pozorovatelský) čas, než někdo spadne do černé díry? ukazuje na čas jako v Block Universe . Časoprostor je neměnný 4D blok. Čas neteče.

Podle této odpovědi do Understan vznikající jevy v blokovém vesmíru. (Přeformulovaná otázka) , aby existoval tok času, musel by existovat fyzicky smysluplný parametr $ \ lambda $ , který by definoval tok prostřednictvím $ dt / d \ lambda $ na bloku 4D. Neexistuje žádný tok. Lidé definují afinní parametr jako je tento po celou dobu v obecné relativitě, ale nemá žádný fyzický význam.

V tomto pohledu jsem něco jako film. Každý snímek jsem já v určitou dobu. Každý snímek existuje nezávisle, bez ohledu na to, který snímek je “ nyní “ nebo zda se film vůbec přehrává. V každém rámci jsem ve stavu, který pociťuje plynutí času a pamatuje si minulost.

Avšak tato odpověď na Jak může být poloha částice náhodná a nejistá v kvantové mechanice, pokud je již předem určena v relativitě? jasně ukazuje, že tento pohled neznamená budoucnost je předem určen způsobem, který je nekompatibilní s kvantovou mechanikou. Nicméně kvantové mechanické vlnové funkce a měření se ukáží, výsledné události mohou být uspořádány do 4D časoprostorového bloku. Blok je pohodlný způsob, jak zobrazit události pro relativitu.

Mnoho fyziků zaujímá názor, že vesmír funguje tak, jak funguje vesmír. Jak však řekl John Rennie ve své odpovědi, existují i jiné názory, že se jedná pouze o matematické vymýšlení a že čas skutečně plyne.

Například obecné relativistické numerické simulace často používají formalizmus ADM k zahájení počáteční podmínky a vypočítat budoucí stavy. Časoprostor je rozdělen na prostorové listy označené t. 3D metrický tenzor pro každý list se používá jako dynamická proměnná spolu s hybností konjugátu. Lze odvodit hamiltonián a pohybové rovnice. Budoucí stavy lze vypočítat, aniž bychom je předem znali.

To vše ukazuje, že Block Universe je kompatibilní s fyzikou, jak ji známe, i přes narušení zdravého rozumu. Blokový vesmír ale není vyžadován.

---

Součástí zdravého rozumu je, že čas plyne. Současnost je vše, co existuje. Budoucnost se ještě nestala. Minulost je pryč a pryč. Rád bych uvedl případ, že je to také kompatibilní s relativitou.Tok času není vyžadován relativitou, ale pokud existuje, neublíží teorii. K tomu se podívám trochu hlouběji na to, co znamená simultánnost.

Světlo cestuje rychlostí $ 3 \ krát 10 ^ 8 $ m / s. Vyhovuje nám $ 3 $ m / s. Považujeme relativistickou fyziku za intuitivní.

Představte si svět, kde je nejrychlejší pohyb $ 3 \ krát 10 ^ {- 8} $ m / s . To je asi 1 m / rok, rychlost ledovce. Světoví fyzici na ledovci se pohybují příliš pomalu, aby viděli účinky pohybu, které nám vyhovují. Můžeme se dozvědět o našich koncepčních obtížích tím, že se podíváme na to, co považují za každodenní fyziku proti intuici.

Ve fyzice klasického světa ledovce má každý objekt pevnou vnitřní vlastnost zvanou pozice. Každý pozorovatel souhlasí s umístěním daného objektu. Pozici lze použít jako identitu objektu.

Přesná měření nebo měření v dlouhých časových intervalech však ukazují, že poloha se mění s časem. To vede k protiintuitivním konceptům, jako je “ selhání sameplaceity “ a “ rychlosti „.

Ty lze obvykle ignorovat. Ale pozorovatelé cestující každodenními rychlostmi by viděli podivné efekty. Ledoví fyzici Bob a Alice souhlasí, že oba mají pozici $ x_0 $ v době $ t_0 $ . V $ t_1 $ Bob říká, že má pozici $ x_0 $ , jak by se dalo očekávat. Stejně tak Alice říká, že s ní je všechno normální. Ale Bob říká, že Alice je na $ x_1 $ .

To vede ke zmatku. Bob ani Alice nezměnili svou nezměnitelnou pozici. A přesto jsou nyní na dvou různých pozicích. Jsou tyto pozice nějak stejné? Je nějak možné obsadit dvě pozice současně?

Máme podobný zmatek ohledně selhání simultánnosti. Čas považujeme za absolutní. Čas $ t_0 $ jednoznačně identifikuje část časoprostoru. Když je nyní $ t_0 $ , všechny události v tomto řezu mají svůj okamžik existence. Stav vesmíru jednoznačně určuje $ t_0 $ . Všichni pozorovatelé se na tom shodují. Tok času je vývoj univerzálního stavu od příčiny k následku. To je důvod, proč má tok času smysl.

Měření však ukazují, že rychlost světla je konstantní. To vede k selhání simultánnosti. Fyzici Robert a Alicia se každý den míjejí relativistickou rychlostí. Oba si vyberou souřadnicové systémy, které souhlasí s tím, že projdou za $ (x_0, t_0) $ . Dívají se na událost, kterou Robert vidí jako $ (x_1, t_0) $ . Robert říká, že teď má svůj okamžik existence. Alicia říká, že stejná událost se již stala nebo se ještě nestala. To vede ke zmatku. Jedna událost se stane ve dvou různých časech.

Blokový vesmír je jedním ze způsobů, jak to obejít. Pokud událost existuje ve dvou různých krát, nesmí mít okamžitou existenci. Musí existovat, kdykoli je čas, aby existovala v jakémkoli referenčním rámci. Tím se zachovává představa, že všechny události v řezu časoprostoru definovaného časem existují v té době. Ničí však pojem plynoucího času. Postupnost událostí nevzniká a nezmizí. Celý blok událostí v celém časoprostoru prostě staticky existuje.

Dalším způsobem je nechat to jít představa, že simultánnost je absolutní. Každý objekt sleduje světovou linii, kde plyne čas. Každá událost, kterou objekt prožívá, vzniká ve své době a mizí. Neexistuje však žádný univerzální způsob, jak spojit časy jednotlivých událostí. stejně závislé na pohybu jako porovnávání polohy jednotlivých událostí .

Toto je pro nás mnohem těžší koncepční kámen úrazu než cokoli jiného ve speciální relativitě. Jsme zvyklí, že Robert vidí dvě události na stejném místě, ale Alicia je díky svému pohybu vidí odlišně. Ale Robert vidí dvě události současně a Alicia je vidí odlišně kvůli jejímu pohybu, porušuje naši představu o tom, jaký je čas. Je těžké si zvyknout na myšlenku, že čas není takový, jaký jsme si mysleli.

To nic nemění na tom, co je to relativita v relativitě. Lze odvodit simultánnost dvou samostatných událostí měřených v určitém setrvačném referenčním rámci. Robert, který sedí v $ x_0 $ , se vždy může spolehnout, že jeho hodiny v $ x_0 $ budou jednotné. Vysílá světelný pulz, který se odráží od události v $ x_1 $ , a vrací se. Zaznamenává časy odeslání a návratu.Rychlost světla je konstantní, takže puls tráví polovinu času zhasnutím a polovinou návratem. Reflexe je tedy simultánní s událostí, kterou Robert zažil v době mezi nimi.

---

Rozdíl mezi hledisky Block Universe a Flowing Time je čistě filozofický. Oba používají stejné časoprostorové diagramy, provádějí stejné výpočty a dospívají ke stejným odpovědím. Jedno hledisko považuje časoprostorový diagram za blok staticky existujících událostí. Druhý jej považuje za soubor volně shodných historií.

Oba pojmy času se liší od pojmu zdravého rozumu. Nevím o žádném experimentu, který by rozlišoval tyto interpretace času. Použijte kterýkoli, který vám bude nejpohodlnější.

Existuje však jeden rozdíl. Blokový vesmír nezahrnuje postup stavu od čas od času do pozdějšího. Je třeba přidat. Existuje otázka, jak to motivovat a vysvětlit směr. Tok času tento postup nevysvětluje. Jen se to předpokládá.

Samozřejmě John Rennie answer má pravdu, stejně jako odpověď Johna Duffielda . Obě odpovědi jsou většinou správné a technické. Pokusím se to ale vysvětlit jednodušším způsobem. Dovolte mi tedy, abych se pokusil něco přidat tím, že to vysvětlím opravdu jednoduchým a srozumitelným způsobem a porovnám tyto dvě odpovědi, kde jsou ve shodě a kde ne.

1. Kolik je hodin?
   Autor: John Rennie:

   to je to, co fyzici myslí, definicí čtyř vektorů, a že čas je souřadnice v tomto 4-dimenzionálním systému, který nazýváme časoprostor.

   Autor: John Duffield:

   je to pohyb hodinových dílů.

   Oba mají pravdu. Ale oba se pokusí vzít to z jiného úhlu. Pojďme je vzít jeden po druhém a pokusit se je sjednotit.

První odpověď říká, že vesmír je nastaven tak a vektor čtyř je nastaven tak, že čas jako dimenze je jen další dimenzí, jako jsou 3 dimenze prostoru, které vnímáme snadno. Nyní je to správné a jedná se pouze o měření časoprostoru. Vysvětluje, že jakýkoli pohyb (rychlost) v prostorových dimenzích je ovlivněn (a naopak) pohybem (rychlostí) v časové dimenzi. Pokud se něco pohybuje rychlostí $ c $ v prostoru, nesmí se to hýbat v čase (rychlost v časové dimenzi je 0). Pokud se něco pohybuje pomaleji, pak rychlost $ c $ ve vesmíru, musí se začít pohybovat v časové dimenzi. To je jen empirický fakt, a tak je nastaven vesmír a čtyři vektory .

Tím se také dostává do blokového vesmíru, kde již existují všechny „časové plány“, a my je jen vnímáme, jak se „pohybujeme“ podél souřadnic časové dimenze.

Nyní neexistuje žádná přijatá teorie o tom, z čeho všeho se skládá a jak je získávána klidová hmota , ale jedna teorie je, že nehmotné částice ( gluony ) oscilují rychlostí c v určitém omezení.

V SR je dilatace času v jednom příkladu vysvětlena fotonovými hodinami, mezi nimiž se pohybují dvě zrcadla a foton (jako oscilační ) zrcátka (určité omezení). Vezmeme-li to jako analogii, dalo by se říci, že čas je pohyb (v prostoru) fotonu foton nebo gluon mezi zrcadly nebo vězením. Všechno existující tedy mohlo sestávat z malých gluonových hodin.

Takže první odpověď by mohla vést k tvrzení, že pohybem (kmitáním) malých hodin „gluony a jejich rychlost v prostoru (kmitající rychlostí $ c $ ) ovlivňuje jejich rychlost v časové dimenzi (rychlost 0, čas zmrazený). Čtyři vektory tedy ukážou, že se nepohybují v čase.

Ale jakmile se podíváme na vyšší částice úrovně, které si vytvářejí, nějakým způsobem kvůli uvěznění získají klidovou hmotu pro částice vyšší úrovně a ty (částice vyšší úrovně) zpomalí v prostoru. Takže se musí začít pohybovat v časové dimenzi, a to je to jejich čtyři vektory se ukážou, budou se pohybovat v časové dimenzi rychlostí> 0.

Takže tady se spojuje první odpověď s druhou odpovědí, říká, že pohyb (rychlost) v prostorových dimenzích ovlivnil pohyb (rychlost) v časové dimenzi.

Druhá odpověď říká, že čas je pouze pohybem částí hodin. V zásadě tedy souhlasí s první odpovědí tím, že říká, že je to všechno jako fotonové hodiny a že pohyb v prostoru ovlivňuje pohyb v čase.

2. Plyne čas? Ne, obě odpovědi říkají ne, protože neteče čas, my se pohybujeme podél souřadnic časové dimenze.

The první odpověď výslovně říká, že se pohybujeme podél časové dimenze a že je to spíš jako blokový vesmír, kde již vše existuje.

Druhá odpověď říká, že čas se pohybuje jen částicemi, takže čas sám o sobě není tok, ale částice se pohybují, a to vnímáme jako tok času.

První odpověď je správná. takhle je nastaven vesmír a čtyři vektory. Ukážu proč druhá odpověď je špatná, a k tomu musím vysvětlit něco, co žádná z těchto odpovědí nezmiňuje.

3. Případ, který žádná z těchto odpovědí nevysvětluje je: pokud by se vše ve vesmíru (všechny částice, energie) nepohybovalo v prostoru (bylo by v prostorových rozměrech nehybné). / li>

V tomto případě první odpověď Řekli bychom, že na základě čtyř vektoru bychom stále viděli, že se všechno pohybuje v časové dimenzi rychlostí $ c $ . Přesně to říkají čtyři vektory a je to empiricky pravdivé.

Druhá odpověď by znamenala, že v tomto případě, protože se v prostoru nic nepohybuje, nevnímáme čas a není čas, neexistuje. Ale to není pravda. Druhá odpověď je založena na mylné představě. Znamená to, že částice se pohybují ve vesmíru a že naše (kdo má klidovou hmotnost) rychlost je normální a že bychom se museli zrychlit (v prostorových dimenzích) na rychlost světla. To není pravda. Vše nehmotné ve vesmíru se pohybuje rychlostí $ c $ ve vesmíru (a pohybuje se rychlostí 0 v časové dimenzi) hned, když je vytvořeno. Protože bychom mohli použít analogii a říci, že vše se skládá z malých fotonových (gluonových) hodin, všechny se pohybují v prostoru rychlostí $ c $ , jak jsou vytvářeny. Pokud nějakým způsobem získají rychlost pro částice vyšší úrovně, které vytvářejí (kmitáním v určitém vězení), zpomalí tyto částice vyšší úrovně ve vesmíru. To je jediný způsob, jak se pohybovat pomaleji než rychlostí $ c $ ve vesmíru a zpomalit. Když zpomalí, získáním hmoty začnou (částice vyšší úrovně) vnímat čas jako my (kteří mají klidovou hmotu) a začnou se pohybovat také v časové dimenzi.

Pokud teď tolik zpomalíme, že se staneme nehybnými ve vesmíru, pak to není nic zvláštního. Potom se stále pohybujeme rychlostí $ c $ v časové dimenzi. Mylná představa, kterou vidíte, je, že si můžete myslet, že rychlost 0 v prostoru je speciální (vzhledem k jejímu vlivu na rychlost v časové dimenzi). Není tomu tak. Rychlost 0 v prostoru je stejná (má vliv na rychlost v časové dimenzi) jako každá jiná rychlost < $ c $ ve vesmíru. Jediná rychlost v prostoru, která má speciální účinek (na rychlost v časové dimenzi), je rychlost $ c $ . Ale to je jediná rychlost, kterou mohou mít nehmotné částice, a pokud se chce něco pohybovat pomaleji – musí zpomalit získáním hmoty.

Takže druhá odpověď je špatná, když říká, že se částice pohybují dovnitř prostor a že je to to, co vnímáme jako tok času. Protože i kdyby se v prostoru nic nepohnulo, stále bychom se pohybovali v časové dimenzi rychlostí $ c $ .

Jak je to možné? Jediným řešením je skutečně blokový vesmír, kde všechny verze našeho vesmíru existují v časové dimenzi a my se jen pohybujeme podél časové dimenze a realizujeme skutečnou verzi našeho světa.

Ale co nutí nás všechny vnímat stejný vesmír ve stejnou dobu? Jak se všichni pohybujeme společně v časové dimenzi? Odpověď zní: protože se všichni pohybujeme stejnou rychlostí (přibližně, létáme se Zemí, jak se pohybuje ve vesmíru) ve stejném gravitačním poli. Jakmile vyjdeme z gravitačního pole Země, vnímáme čas jinou rychlostí (než ty, které zůstaly na Zemi), protože se budeme pohybovat v časové dimenzi jinou rychlostí, protože z GR . A jakmile letíme ve vesmíru jinou rychlostí (v rychlé kosmické lodi), vnímáme čas odlišně (pak ty, které zůstaly na Zemi) kvůli SR.

Dobře, ale jak se vůbec můžeme pohybovat v časové dimenzi různými rychlostmi? Jak se pak může někdo vzdálit od Země a vrátit se do stejného bodu v časové dimenzi jako ty, které zůstaly na Zemi? Odpověď je, že pokud se někdo vzdaluje od Země, takže se pohybuje mimo gravitační pole a pohybuje se jinou rychlostí než ty na Zemi, pak se tato osoba vzdaluje ve všech čtyřech dimenzích.Aby se vrátil do stejného bodu ve všech čtyřech dimenzích a setkal se s těmi, které zůstaly na Zemi ve stejném bodě v časové dimenzi, musí použít rozdílnou energii navíc. Jinak by se tato osoba vrátila na Zemi pouze do stejného vesmírného umístění, ale nikdy do stejného bodu v časové dimenzi jako ty, které zůstaly na Zemi (protože jeho rychlost v časové dimenzi je jiná). Viděli bychom, že by stárl méně (nebo více).

Takže první odpověď je správná, protože i když je něco ve vesmíru nehybné, stále to může být v gravitačním poli, a to se mění je to rychlost v časové dimenzi (ve srovnání s těmi mimo gravitační pole).

Toto není moje téma a nejsem zde vůbec žádný odborník, ale věřím v další okolnosti v černá díra , čas se může dokonce zastavit (jejich rychlost v časové dimenzi je 0) pro ty uvnitř černé díry (z pohledu vzdáleného pozorovatele) , a mohlo by se zdát, že uvízly v určitém bodě časové dimenze. Může tedy nastat speciální případ, kdy je rychlost v prostorové dimenzi 0 a také v časové dimenzi (pro nerotující černou díru v singularitě ) . Aby se znovu začali pohybovat v časové dimenzi, museli by použít extra energii, aby se dostali z gravitačního efektu černé díry a začali se pohybovat v prostorové i časové dimenzi.

Komentáře

• Můžete uvést odkaz na teorii, která říká, že gluony jsou nehmotné? Nejsou ‚ uvedeny ‚ jejich hmotnost interakcí s Higgsovým polem? Pokud se ‚ mýlím, rád bych ‚ věděl. Díky!
• @omg viz en.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle . Standardní model odpovídá datům pomocí tabulky, takže podle definice hmotnost gluonů je ve standardním modelu nula.

Dostal jsem narazil na svou otázku (je vnímán jako duplikát tohoto), takže zde nechám odpověď jako rozloučenou. John Rennie uvádí, že čas plyne ve směru rychlostí jedné sekundy za sekundu. To je v pořádku, ale v našem samotném vesmíru existuje nekonečné množství variací této rychlosti.

I pro nás jako jednotlivce se zdá, že se rychlost mění podle toho, jak funguje náš mozek. Naše mozky mají různá ozubená kola (alfa, beta, gama, delta [a možná i více] typů vln) a podle toho, která kombinace je v procesu, se čas může jevit pomaleji nebo rychleji. Když „provádíme více úkolů“, chceme, aby se zpomalilo, a když se „nudíme“, zdá se, že se táhne.

Ale už dost filosofie – mluvíme zde o fyzice času, která je v podstatě fyzikou něčeho, co neexistuje. Nemohu si vzpomenout, kdo to je, vlastně nějaká celebrita, ale ten člověk zažívá trochu anomálie, „zdravotní“ stav a nemá vnímání času jako my ostatní (bez ohledu na% lidské rasy).

Stejně jako někteří lidé nemají reflektory chuti k jídlu, které jim říkají, když už jedli dost (lidé na to zemřeli) osoba, na kterou zapomínám a která nedokáže posoudit čas. Jsou tedy nefunkční nebo mají větší naladění na přírodu než někteří jiní?

Nemyslím si, že zvířata vnímají čas. Myslím, že vnímají události a mohou si je pamatovat (vlastně a podivně experimenty prokázaly, že ptáci dokážou předat „potomky“ konkrétních ohrožujících osob jejich potomkům a děti na ně odpovídajícím způsobem reagovat, aniž by se s nimi dříve setkaly) – pouze lidé však mají abstraktní pojetí času jako „věc“.

Ve skutečnosti v Shakespearův Jindřich IV. Se protagonista vysmívá hlupákovi, protože abstraktně odkazuje na čas. Morální je, že lidé, kteří mají čas přemýšlet o čase, toho opravdu nedosáhnou. To bylo napsáno před 400 lety a teď (směju se sám sobě) dělám totéž. Takže myslím, že jsem po tom nevyhrál malá odpověď.

Nedávno poslouchal Juliana Barboura (který vyřešil problém se třemi těly), říká něco stejného. Říká nám, že čas, jak vidíme, je jakýmsi pozůstatkem událostí, které se neshodují dokonale. Jako kdybyste se měli setkat s přítelem a oni dorazí na místo setkání poté, co byste si mohli začít všímat času. Pokud byste se setkali současně, vaše mysl by mohla zůstat plně zapojená do života a čas by byl nedůležitý.

Chcete-li uvést podobný příklad, řekl kluk, že jednou potkal Bruce Lee (bojového umělce) ve výtahu a začali diskutovat o Kung Fu. Dostali se na stejné podlaží, takže vyzkoušeli několik tahů. Až příště ten kluk pohlédl na hodinky, bylo 7 hodin ráno. Nastoupil do výtahu ve 22:35, takže čas zmizí, když to nebudeme sledovat.