Mikä on aika, virtaako se, ja jos on, mikä määrittelee sen suunnan?

Mitä fyysikot tarkoittavat ajallaan?

Aloitamme helposta kysymyksestä mitä fyysikot tarkoittavat ajalla .

Huomaa, että on helppo sekoittua käsitteisiin aika ja ajan kulku . Kun ei-fyysikot puhuvat ajasta, ne tarkoittavat yleensä ajan virtausta eli sitä, että ihmiskokemuksessa aika virtaa väistämättä eteenpäin (sekunnissa sekunnissa). Menemme tähän, mutta toistaiseksi jätämme huomiotta kysymyksen, miksi aika virtaa, ja osoitamme vain, mitä aika tarkoittaa fyysikolle.

Jos haluat löytää jonkin sijainnin avaruudesta, yksi menetelmä on joidenkin akselien asettamiseksi, esim $ x $ , $ y $ ja $ z $ -akseleita, ja voit sitten yksilöidä minkä tahansa avaruuspisteen sen koordinaattien perusteella $ (x, y, z) $ .

Erotetaan tapahtumia, jotka tapahtuvat samassa avaruuspisteessä mutta eri aikoina meidän on määritettävä kun tapahtuma samoin kuin missä se tapahtui, joten lisäämme aikakoordinaatin $ t $ . Tapahtumat voidaan sitten paikantaa yksilöllisesti niiden tila-aikaa koordinaattien $ (t, x, y, z) $ perusteella. Fyysikolle aika on vain koordinaatti, jota käytetään tapahtumien määrittämiseen avaruudessa. Yllä olevassa kuvassa 1 $ x $ -akseli ulottuu $ – \ infty $ – $ \ infty $ , $ y $ -akseli, joka ulottuu $ – \ infty $ – $ \ infty $ ja $ z $ -akseli, joka ulottuu kohdasta $ – \ infty $ – $ \ infty $ . Näihin fyysikko lisää $ t $ -akselin, joka ulottuu $ – \ infty $ -kohdasta $ \ infty $ , ja aika on juuri – vain koordinaatti.

Mutta jokapäiväinen kokemus kertoo meille, että aika on erityinen – varmasti erilainen kuin avaruus – joten mikä oikeuttaa fyysikon näkemys siitä, että aika on vain koordinaatti? Ymmärtääkseni tämän ajan alkamisen jokapäiväisessä maailmassa Newtonin mekaniikan kuvaamalla tavalla.

Oletetaan, että olen asettanut koordinaatistojärjestelmän itselleni alkuperässä $ x $ itään, $ y $ pohjoiseen ja $ z $ suoraan ylös. Käytän rannekelloni jonkin aikaa. Oletetaan, että teet saman, mutta sanotaan, että olet eri maassa kuin minä. Kaksi koordinaattisarjaa ei sovi yhteen, koska itä-, pohjois- ja ylös-akselimme osoittavat eri suuntiin.

Tai oletetaan, että olet liikkeessä suhteessa minuun. Jättäen huomiotta maapallon kaarevuuden, koordinaatistomme eivät sovi yhteen, koska alkuperänne liikkuu jatkuvasti alkuperäni nähden – mikä näyttää olevan paikallaan, liikkuu koordinaateissanne ja päinvastoin .

Joten spatiaaliset koordinaatit ovat riippuvaisia tarkkailijasta. Aika on kuitenkin ehdoton. Olettaen, että käytämme molempia Greenwich Mean Tim e (tai jokin muu vastaava standardi), olemme molemmat aina yhtä mieltä ajasta riippumatta siitä, missä olemme maapallolla tai missä tahansa olemme. liikkuvat toistensa suhteen. Newtonilaisessa mekaniikassa aika on tästä syystä erityinen, joten on järkevää tarkastella sitä erillään avaruudesta.

Vuodesta 1905 lähtien olemme kuitenkin tienneet, että meidän on käytettävä erityistä suhteellisuusteoria kuvaamaan ympäröivää maailmaa oikein, ja aika suhteessa suhteellisuusteoriaan ei ole sama kaikille tarkkailijoille. Palataan hetkeksi takaisin tavalliseen Newtonin mekaniikkaan, ja oletetaan, että liikut minuun nähden $ x $ -akselia pitkin tietyllä nopeudella $ v $ .Jos piirrämme aikani $ t $ ja sijoitan $ x $ -akselit ja $ t $ ja $ x $ akselit, joista ne näyttäisivät:

Kaksi aika-akselia osoittavat samaan suuntaan, joten olemme molemmat yhtä mieltä siitä, mitä se tarkoittaa aika-akselin määrittämiseksi. Mutta nyt oletetaan, että liikut relativistisella nopeudella $ v $ ja piirrät saman kaavion.

Kun sisällytämme erityisrelatiivisuuden, akselimme eivät enää osoita samaan suuntaan. Jos piirrän aika-akselin suoraan ylöspäin, aika-akseliasi kiertää suhteessa minuun kulma $ \ theta $ , jonka antaa:

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

Joten aikasi suunta on sekoitus aikaani ja välilyönti . Näet täsmälleen saman – jos piirrät aika-akselin suoraan ylöspäin, näet aika-akselini kiertävän $ – \ theta $ . Itse asiassa meillä on erilaisia aikamääritelmiä, ja todellakin tästä syystä saamme aika-dilataation suhteellisuusteoriaan.

Kaiken tämän tarkoitus on, että aikaa suhteessa suhteellisuusteoriaan ei ole määritelty yksiselitteisesti. Kun tarkastelemme eri tarkkailijoiden käyttämiä koordinaatteja, havaitsemme, että aika ja tila sekoittuvat toisiinsa. Aika ei ole enää erillinen avaruudesta, ja siksi fyysikot käsittelevät sitä vain yhtenä neljästä koordinaatista, jotka yhdessä muodostavat nelidimensionaalisen avaruusajan.

Kuinka aika virtaa?

Edellinen kappaleessa selitettiin, mitä fyysikot tarkoittavat ajalla, mutta ei maininnut kuluvasta ajasta. Tämä johtuu siitä, että aika suhteessa suhteellisuusteoriaan ei virtaa – tarkemmin sanottuna ajan virtausta ei ole käsitteenä.

Tämä vie jonkin verran selitystä, joten anna minun antaa yritä sitä yksinkertaisen esimerkin avulla. Oletetaan, että heitän sinulle pallon ja saat sen kiinni. Arjen kokemus kertoo meille, että aika virtaa eteenpäin ja samalla kun pallo nousee kädestäni, sitten putoaa alas käteesi. Jos piirtämme pallon korkeuden, $ h $ , ajan suhteen, $ t $ , Saan jotain:

Newtonin fysiikassa tällä on mukava yksinkertainen tulkinta: aika virtaa eteenpäin ja korkeus on ajan funktio. Voimme kirjoittaa korkeuden muodossa $ h (t) $ . Mutta nyt haluan piirtää toisen kaavion. Piirrän pallon korkeuden, $ h $ , etäisyyden suhteen, $ d $ , pallo liikkuu vaakasuunnassa siirtyessäni minulta sinulle:

Tämä näyttää kauhealta kuten edellinen kaavio, ja voin todellakin kirjoittaa pallon korkeuden kuljetun vaakasuoran etäisyyden funktiona, $ h (d) $ . Mutta emme sanoisi, että etäisyys $ d $ virtaa eteenpäin ja korkeus muuttuu samalla, koska aika on erilainen kuin etäisyys. Nämä kaksi kaaviota ovat vain erilaisia näkymiä nelidimensionaalisesta kaaviosta, joka näyttää pallon liikeradan avaruudessa (piirrän vain kolme ulottuvuutta, koska en voi tehdä 4D kaaviot):

Edellisessä osassa selitin, että aika on vain koordinaatti, kuten avaruuskoordinaatit, joten tämä kaavio ei näytä virtaavaa aikaa enempää kuin etäisyys tai korkeus virtaa. Pallon liikerata on vain viiva 4D: ssä.

Suhteellisuusteollisuudessa kutsumme kuvaajia kuten yllä olevat maailmalinjat , joissa maailmanlinja on vain joukko kaikkia avaruuspisteitä. $ (t, x, y, z) $ , jonka pallo vie liikeradallaan. Tämä maailmanlinja on kiinteä esine neljän ulottuvuuden avaruudessa – se ei muutu ajan myötä. Ainoa muutos on pallon sijainti maailmanlinjalla. Siksi sanomme, että aika ei kulje. Aika on vain yksi neljästä ulottuvuudesta, jonka maailmanlinja vie.

Itse asiassa mikä tahansa fyysinen ominaisuus, kaasun paine, painovoimakentän vahvuus tai mikä tahansa muu, voidaan kirjoittaa funktiona neljään avaruusmitat, $ F (t, x, y, z) $ . Tällä tavalla kirjoitettu geometrinen esine $ F $ on olemassa koko avaruudessa ja koko ajan – se ei ole jotain, joka kehittyy ajassa enempää kuin se, joka kehittyy avaruudessa.Periaatteessa meillä voisi olla jokin toiminto, joka edusti koko maailmankaikkeutta, $ \ mathcal {F} (t, x, y, z) $ , ja tämä olisi olemassa kaikille $ t $ , $ x $ , $ y arvot $ ja $ z $ . Tätä ideaa (tai joukkoa sen kaltaisia ideoita) kutsutaan esto-universumiksi – ajatus siitä, että koko maailmankaikkeus on olemassa samanaikaisesti ja aika ei virtaa.

Tässä vaiheessa minun on huomattava, että monet fyysikot ja luulisin, että valtaosa ei-fyysikoista sanoisi, että tämä on vain matemaattista taistelua, ja on hölynpölyä sanoa, että aika ei kulje. En aio tehdä mitään kommentteja, paitsi sanoa, että tämä vie meidät hienosti viimeiseen kysymykseemme.

Miksi on nuoli aikaa?

Kuitenkin matemaattisesti vakuuttava lohkom universumin idea voi olla, tosiasia on, että jokapäiväinen kokemuksemme kertoo meille, että:

1. aika kulkee

2. se virtaa yhteen suuntaan – eteenpäin eikä koskaan taaksepäin.

Joten, miten voimme sovittaa tämän lohkomuniversumin ajatukseen? Monet fyysikot ovat miettineet tätä paljon, ja näkemyksiä on paljon. On kuitenkin jonkin verran yksimielistä siitä, että se liittyy entropiaan . Itse asiassa tämä on koteloitu termodynamiikan toiseen lakiin, jossa karkeasti sanotaan, että mille tahansa eristetylle järjestelmälle entropia vain kasvaa.

Harkitse jotakin mekanismia. Emme murehdi tarkalleen mitä se on, esimerkiksi se voi olla jotain mekaanista, tähtienvälinen kaasupilvi tai ihmisen aivot. Kun puhumme ajasta eteenpäin, tarkoitamme, että koneen tila muuttuu tiettyyn suuntaan, esim. kello tikittää eteenpäin, ja termodynamiikan toinen laki kertoo meille, että se muuttuu entroopian lisääntymisen suuntaan.

Olettaen, että ihmisen aivot ovat vain mekanismeja, ne muuttuvat entopian lisääntymisen suuntaan aivan kuten kaikki muu mekanismi. Mutta jos tietoisuus on seurausta aivojen muutoksesta, seuraa, että mikä tahansa tietoinen olento havaitsee mekanismeja, jotka muuttuvat entropian lisääntymisen suuntaan. Tämä ei ole niinkään fyysinen laki kuin korrelaatio. Koska aivomme muuttuvat samaan suuntaan (lisääntyvä entropia) kuin kaikki muu, mikä tarkoittaa, että he välttämättä tarkkailevat kaiken muuttuvan samaan suuntaan. Kutsumme tätä suuntaa pidemmäksi ajaksi.

Jos minulle annetaan henkilökohtainen mielipide, sanoisin, että tämä kaikki tuntuu hieman harhalta – liian hyvältä ollakseen totta – ja se näyttää epäilyttävän yksinkertaiselta selitykseltä jotain yhtä monimutkaista kuin maailmankaikkeus. Minulla ei kuitenkaan ole parempaa ehdotusta. En todellakaan usko kenellekään parempaa ehdotusta tai ainakaan yhtä tarpeeksi parempaa vakuuttamaan suuria fysiikkayhteisöjä.

Kommentit

• A: lla on tässä pieni ongelma: jos aika ja tila ovat ” vastaavia ”, miksi tietyllä t: llä on vain yksi piste maailmanlinjalla, kun taas tietyllä x-arvolla voi olla 0 tai 1 tai useita maailmanlinjan pisteitä.
• Meillä ei ole tunnettua tapausta havaita mitään fyysistä ilmiötä, joka ei ole jatkuvaa aika. Kuvaamasi on hyvin outo esine, joka esiintyy samanaikaisesti useissa paikoissa yhdessä kehyksessä
• Hyvä vastaus, mutta haluan

Mikä on aika?

Kuten Einstein sanoi, aika on mitä kellot mittaavat . Ja jos katsot mitä kello todella tekee, jos avaat kellon ja katsot kylmää tieteellistä tarkastelua empiirisiin todisteisiin, näet hampaat kääntymässä tai kide värähtelemässä. Näet, että kellossa on jonkinlainen säännöllinen syklinen liike, kuten esimerkiksi hammaspyörät tai laskulaite, ja se antaa jonkinlaisen kumulatiivisen näytön asiasta, jota kutsumme ”ajaksi”. Kuitenkin kaikki mitä todellisuudessa tapahtui, on se, että hampaat jne. Ovat liikkuneet ja iso käsi on liikkunut yhdessä pienen käden kanssa. Kun arvostat tätä, erityinen suhteellisuusteoria yksinkertaistuu, varsinkin kun ajattelet aineen aaltoluokkaa. Suurin liikenopeus on valon nopeus, joten makroskooppinen liike välttämättömyyden läpi johtaa paikallisen liikkeen nopeuden vähenemiseen. Katso

Selvä, anna minun kokeilla:

• Mitä fyysikot tarkoittavat ajalla? Haluan aloittaa Hermann Weylin lainauksella:

Maailma yksinkertaisesti on , se ei ole tapahtua . Ainoastaan tietoisuuteni katseeseen, joka ryömii ylös kehoni eliniän varrella, osa tästä maailmasta herää eloon ohikiitävänä kuvana avaruudessa, joka muuttuu jatkuvasti ajassa.

Kun hän kirjoittaa ”Maailma yksinkertaisesti on ”, hän ei selvästikään käytä is -merkintää ”olemassaolo ajassa”. Aika (kuten lainauksessa tarkoitetaan) syntyy tietoisuutemme avulla (joka jakaa maailman menneisyyteen ja tulevaisuuteen, mutta joka todellisuudessa ”on” juuri siellä ”), joka” indeksoi ylös ”kehomme eliniota pitkin. Analogia olisi tynnyriurku yhdessä välissä olevan paperimusiikkirullan kanssa. Olemme tynnyriurku (tietoisuus) ja liikkumme telaa pitkin (maailmaa, joka yksinkertaisesti on) tuottaen täten musiikkia, jota ”on jo läsnä kokonaisuudessaan telalla. Einstein ajatteli myös tätä: div id = ”5971136d5a”>

• Jos haluat lyhyen vastauksen, toimi seuraavasti:
  • Fyysikot tarkoittavat enimmäkseen koordinaattiakselia, kun he puhuvat ajasta. Myös suhteellisuusteoriassa mitataan aika metreinä!
• Miten aika virtaa?
  • Sanoisin pikemminkin: miten se kulkee. Suhteellisuusteoriassa me ” oletamme ”, että aika kuluu valonopeudella . Määritämme ajan suunnan tällä ” määritelmällä ”:
    • Ajan kulun suunta on sama kuin missä entropia kasvaa. Jos et tiedä mikä entropia on, pähkinänkuoressa entropia on mittari asian organisoitumattomuudesta. Joten aika kuluu suuntaan, jossa maailmankaikkeudemme hiukkasten organisoitumattomuus lisääntyy.

Se oli lyhyt vastaus ja se ei ollut erittäin tarkka, mutta jos haluat syvällisemmän selityksen näistä asioista, voit lukea paljon kirjoja ja katsella paljon videoita YouTubessa tästä aiheesta. Toivon vastaukseni olevan hyödyllinen.

Otan eri näkökulman kuin muut vastaukset. Aikavirtaa voidaan käyttää suhteellisuusteoriaan.

Jotkut vastaukset yllä ja tämä vastaus – Tarvitseeko todella ääretöntä (tarkkailija) aikaa, ennen kuin joku putoaa mustaan aukkoon? piste kerrallaan kuten kohdassa Estä maailmankaikkeus . Aika-aika on muuttumaton 4D-lohko. Aika ei virtaa.

Tämän vastauksen mukaan Understaniin lohkouniversumissa ilmeneviä uusia ilmiöitä. (Uudelleen muotoiltu kysymys) , jotta ajankulku olisi olemassa, on oltava fyysisesti merkityksellinen parametri $ \ lambda $ , joka määrittelee virtauksen $ dt / d \ lambda $ 4D-lohkossa. Virtaa ei ole. Ihmiset määrittelevät tämänkaltaisen affiiniparametrin koko ajan suhteellisessa suhteessa, mutta sillä ei ole fyysistä merkitystä.

Tässä mielessä olen jotain elokuvan rullaa. Jokainen kehys on minä tiettynä ajankohtana. Jokainen kehys on olemassa itsenäisesti riippumatta siitä, mikä kehys on ” nyt ” tai siitä, toistetaanko elokuvaa ollenkaan. Jokaisessa kehyksessä olen tilassa, joka tuntee ajan kulun ja muistaa menneen.

Kuitenkin tämä vastaus – Kuinka hiukkasen sijainti voi olla satunnainen ja epävarma kvanttimekaniikassa, jos se on jo ennalta määritelty suhteellisuustasossa? tekee selväksi, tämä näkemys ei tarkoita tulevaisuutta on ennalta määritetty tavalla, joka ei ole yhteensopiva kvanttimekaniikan kanssa. Kuitenkin kvanttimekaaniset aaltofunktiot ja mittaukset osoittautuvat, tuloksena olevat tapahtumat voidaan sijoittaa 4D-aika-aikalohkoon. Lohko on kätevä tapa tarkastella tapahtumia suhteellisuusteoriaa varten. / p>

Monet fyysikot omaksuvat näkemyksen, että universumi toimii tavalla, jolla lohkouniversumi toimii. Mutta kuten John Rennie sanoi vastauksessaan, on muitakin näkemyksiä siitä, että tämä on vain matemaattista taistelua ja että aika todella kulkee. / p>

Esimerkiksi yleisissä relativistisissa numeerisissa simulaatioissa käytetään usein ADM-formalismia aloittaaksesi alkuedellytyksillä päälle ja laskea tulevat tilat. Aika-aika on jaettu paikkalevyihin, jotka on merkitty t: llä. Kunkin arkin 3D-metristä tensoria käytetään dynaamisena muuttujana yhdessä sen konjugaattimomentin kanssa. Hamiltonilainen voidaan johtaa ja liikkeen yhtälöt. Tulevat tilat voidaan laskea tuntematta niitä etukäteen.

Tämä kaikki osoittaa, että Este-universumi on yhteensopiva fysiikan kanssa sellaisena kuin me sen tunnemme, huolimatta siitä, että se rikkoo tervettä järkeä. Estä universumia ei kuitenkaan tarvita.

Osa ajan järkeä on, että se virtaa. Nykyisyys on kaikki mitä on olemassa. Tulevaisuutta ei ole vielä tapahtunut. Menneisyys on ohi ja mennyt. Haluaisin esittää, että tämä on yhteensopiva myös suhteellisuusteorian kanssa.Suhteellisuusteoria ei vaadi ajan kulkemista, mutta jos se on olemassa, se ei tee teoriasta haittaa. Tätä varten tarkastelen hieman syvemmälle, mitä samanaikaisuus tarkoittaa.

Valo kulkee $ 3 \ kertaa 10 ^ 8 $ m / s. Olemme mukavia $ 3 $ m / s. Mielestämme relativistinen fysiikka on intuitiivista.

Ajattele maailmaa, jossa nopein liike on $ 3 \ kertaa 10 ^ {- 8} $ m / s . Tämä on noin 1 m / vuosi, jäätikön nopeus. Jäätikkömaailman fyysikot liikkuvat liian hitaasti nähdessään liikkeitä, joista olemme tyytyväisiä. Voimme oppia käsitteellisistä vaikeuksistamme katsomalla, mitä heidän mielestään on intuitiivista jokapäiväisessä fysiikassa.

Klassisessa jäätikkömaailman fysiikassa jokaisella esineellä on kiinteä, sisäinen ominaisuus, jota kutsutaan sijainniksi. Jokainen tarkkailija on yhtä mieltä tietyn kohteen sijainnista. Sijaintia voidaan käyttää kohteen identiteettinä.

Tarkat mittaukset tai mittaukset pitkillä aikaväleillä osoittavat kuitenkin, että sijainti muuttuu ajan myötä. Tämä johtaa vasta-intuitiivisiin käsitteisiin, kuten ” samankaltaisuuden epäonnistumiseen ” ja ” nopeuteen ”.

Nämä voidaan yleensä ohittaa. Mutta päivittäisillä nopeuksilla matkustavat tarkkailijat näkisivät outoja vaikutuksia. Jäätikefyysikot Bob ja Alice ovat molemmat yhtä mieltä siitä, että molemmilla on $ x_0 $ -asento $ t_0 $ . Kohdassa $ t_1 $ Bob sanoo, että hänellä on sijainti $ x_0 $ , aivan kuin voisi odottaa. Samoin Alice sanoo, että kaikki on normaalia hänen kanssaan. Mutta Bob sanoo, että Alice on $ x_1 $ .

Tämä johtaa sekaannukseen. Kumpikaan Bob ja Alice eivät ole muuttaneet muuttumatonta asemaansa. Ja silti he ovat nyt kahdessa eri paikassa. Ovatko nämä asemat jotenkin samat? Onko jotenkin mahdollista ottaa kaksi paikkaa samanaikaisesti?

Meillä on samanlainen hämmennys samanaikaisuuden epäonnistumisesta. Ajattelemme aikaa absoluuttisena. Aika $ t_0 $ identifioi yksilöllisesti viipaleen aika-aikaa. Kun $ t_0 $ on nyt, kaikilla kyseisen osion tapahtumilla on olemassaolonsa. $ t_0 $ määrittää ainutlaatuisesti maailmankaikkeuden tilan. Kaikki tarkkailijat ovat tästä yhtä mieltä. Aikavirta on universaalin tilan eteneminen syystä seuraukseen. Siksi ajankululla on järkeä.

Mittaukset osoittavat kuitenkin, että valon nopeus on vakio. Tämä johtaa samanaikaisuuden epäonnistumiseen. Päivittäiset fyysikot Robert ja Alicia ohittavat toisensa suhteellisen nopeudella. Molemmat valitsevat koordinaattijärjestelmät, jotka sopivat läpäisevänsä kohdassa $ (x_0, t_0) $ . He katsovat tapahtumaa, jonka Robert näkee nimellä $ (x_1, t_0) $ . Robert sanoo, että tällä on nyt olemassaolonsa hetki. Alicia sanoo, että sama tapahtuma on jo tapahtunut tai sitä ei ole vielä tapahtunut. Tämä johtaa sekaannukseen. Yksi tapahtuma tapahtuu kahtena eri ajankohtana.

Esto-universumi on yksi tapa kiertää tämä. Jos tapahtuma on olemassa kahdessa eri paikassa kertaa, sillä ei saa olla hetkellistä olemassaoloa. Sen on oltava olemassa aina, kun on aika, että se voi esiintyä missä tahansa viitekehyksessä. Tämä säilyttää käsityksen, että kaikki ajan määrittelemän aika-aikalohkon kaikki tapahtumat ovat olemassa tuolloin. Se tuhoaa kuitenkin juoksevan ajan käsitteen. Peräkkäisiä tapahtumia ei synny ja ne katoavat. Koko tapahtumalohko koko avaruudessa on vain staattisesti olemassa.

Toinen tapa on päästää irti. ajatus siitä, että samanaikaisuus on ehdotonta. Jokainen esine seuraa maailmanlinjaa, jossa aika virtaa. Jokainen tapahtuma, jonka esine kokee, syntyy aikanaan ja katoaa. Mutta ei ole universaalia tapaa sovittaa yhteen erillisten tapahtumien aikoja. yhtä riippuvaisena liikkeestä kuin erillisten tapahtumien sijainnin sovittaminen .

Tämä on meille paljon vaikeampi käsitteellinen kompastuskivi kuin mikään muu erityisrelatiivisuudessa. Olemme tottuneet siihen, että Robert näkee kaksi tapahtumaa samana paikkana, mutta Alicia näkee ne erilaisina liikkeensä vuoksi. Mutta Robert, joka näkee kaksi tapahtumaa samanaikaisesti ja Alicia näkee ne erilaisina liikkeensä vuoksi, rikkoo käsitystämme ajankohdasta. On vaikea tottua ajatukseen, että aika ei ole sitä mitä ajattelimme sen olevan.

Tämä ei muuta sitä, mitä samanaikaisuus relatiivisuudessa on. Kahden tietyssä inertiaalisessa viitekehyksessä mitatun erillisen tapahtuman samanaikaisuus voidaan päätellä. $ x_0 $ -huoneessa istuva Robert voi aina luottaa siihen, että kellonsa $ x_0 $ on tasainen. Hän lähettää valopulssin, joka heijastaa tapahtuman kohdasta $ x_1 $ ja palaa. Hän kirjaa lähetys- ja paluuajat.Valon nopeus on vakio, joten pulssi viettää puolet ajasta ja puolet takaisin. Siksi heijastus on samanaikaisesti sen tapahtuman kanssa, jonka Robert koki puolivälissä.

Esto universumin ja virtaavan ajan näkökulmien välillä on puhtaasti filosofinen. He molemmat käyttävät samoja aika-aika-kaavioita, tekevät samat laskelmat ja saapuvat samoihin vastauksiin. Yksi näkökulma pitää aika-aika-kaaviota staattisesti olemassa olevien tapahtumien lohkona. Toinen pitää sitä löyhästi sovitettujen historioiden kokoelmana.

Molemmat käsitteet ajasta eroavat maalaisjärjen käsitteistä. En tiedä kokeista, jotka voisivat erottaa nämä ajan tulkinnat. Käytä sitä, mikä tekee sinusta mukavimman.

On kuitenkin yksi ero. Lohkomuniversumi ei sisällä tilan etenemistä varhainen aika myöhempään aikaan. Se on lisättävä. On jonkinlainen kysymys siitä, miten motivoida sitä ja selittää suunta. Aikavirta ei selitä tätä etenemistä. Se vain oletetaan.

Tietysti John Rennie ”s vastaus on oikea, samoin kuin John Duffieldin vastaus . Molemmat vastaukset ovat pääosin oikeita ja teknisiä. Mutta anna minun yrittää selittää se yksinkertaisemmalla tavalla. Joten anna minun yrittää lisätä jotain selittämällä se todella yksinkertaisella, ymmärrettävällä tavalla ja vertaamalla kahta vastausta missä ne ovat sopusoinnussa ja missä ei.

1. Mikä on aika?
   John Rennie:

   sitä fyysikot tarkoittavat neljän vektorin määritelmän mukaan, ja tuo aika on koordinaatti siinä 4-ulotteisessa järjestelmässä, jota kutsumme avaruudeksi.

   John Duffield:

   se on kellon kappaleiden liike.

   Molemmat ovat oikeassa. Mutta molemmat yrittävät ottaa sen toisesta näkökulmasta. Otetaan heidät yksi kerrallaan yrittäen yhdistää ne.

Ensimmäisessä vastauksessa sanotaan, että maailmankaikkeus on asetettu siten ja neljä vektoria on asetettu siten, että aika ulottuvuutena on vain toinen ulottuvuus, kuten 3 avaruusulottuvuutta, jotka koemme helposti. Nyt tämä on oikein ja se on vain avaruusajan mittausta. Se selittää, että liikkeeseen (nopeuteen) avaruusulottuvuuksissa vaikuttaa (ja päinvastoin) liike (nopeus) aikaulottuvuudessa. Jos jokin liikkuu avaruudessa nopeudella $ c $ , se ei saa liikkua ajassa (sen nopeus aikaulottuvuudessa on 0). Jos jokin liikkuu hitaammin, niin nopeus $ c $ avaruudessa, sen täytyy alkaa liikkua aikaulottuvuudessa. Se on vain empiirinen tosiasia, ja näin universumi ja nelivektori asetetaan .

Tämä pätee myös lohkomoniversumiin, jossa kaikki ”aikaviipaleet” ovat jo olemassa, ja me vain havaitsemme ne ”liikkuessamme” aikaulottuvuuden koordinaatteja pitkin.

Nyt ei ole hyväksyttyä teoriaa siitä, mistä kaikki koostuu ja miten lepomassa saadaan, mutta yksi teoria on, että massattomia hiukkasia ( gluonit ) värähtelevät nopeudella c jossain määrin.

SR -aikalaajennus selitetään yhdessä esimerkissä fotonikellolla, jossa on kaksi peiliä ja fotoni liikkuu niiden välillä (kuten värähtelevä) ) peilit (jonkin verran suljettua). Joten jos otamme tämän analogiaksi, voimme sanoa, että aika on -fotonin liike (avaruudessa) tai peilien tai sulkeutumisen välinen gluon. Joten kaikki olemassa oleva voi koostua pienistä gluonikelloista.

Ensimmäinen vastaus voi johtaa sanomiseen, että pienten kellojen liikkeen (värähtelyn) avulla ”gluonit ja niiden nopeus avaruudessa (heilahtelevat nopeudella $ c $ ) vaikuttaa niiden nopeuteen aikaulottuvuudessa (nopeus 0, aika jäädytetty). Joten neljä vektoria osoittavat, että nämä eivät liiku ajassa.

Mutta heti kun katsomme korkeampaa tason hiukkaset, joita ne rakentavat, ne jotenkin, suljetun takia, saavat lepomassan korkeamman tason hiukkasille, ja ne (korkeamman tason hiukkaset) hidastuvat avaruudessa. Joten heidän on aloitettava liikkuminen aikamitassa heidän neljä vektoriaan näkyvät, ne liikkuvat aikamitassa nopeudella> 0.

Joten tässä ensimmäinen vastaus liittyy toiseen vastaukseen, se sanoo, että liike (nopeus) avaruusulottuvuuksissa vaikutti liikkeeseen (nopeuteen) aikaulottuvuudessa.

Toisessa vastauksessa sanotaan, että aika on vain kellon osien liike. Joten pohjimmiltaan se hyväksyy ensimmäisen vastauksen sanomalla, että kaikki on aivan kuten fotonikello ja että avaruudessa liikkuminen vaikuttaa ajan liikkeeseen.

2. Virtaako aika? Ei, molemmat vastaukset sanovat ei, koska aika ei kulje, vaan me liikumme aikaulottuvuuden koordinaatteja pitkin.

ensimmäinen vastaus sanoo nimenomaisesti, että liikkumme aikaulottuvuutta pitkin ja että se on enemmän kuin lohkom Universe, jossa kaikki on jo olemassa.

Toisessa vastauksessa sanotaan, että aika on vain hiukkasia, joten aika itsessään ei virtaus, mutta hiukkaset liikkuvat, ja sen me havaitsemme ajan virtaukseksi.

Ensimmäinen vastaus on oikea. juuri niin universumi ja nelivektori muodostuvat. Anna minun näyttää miksi toinen vastaus on väärä, ja minun on selitettävä se, mitä muissa näistä vastauksista ei mainita.

3. Tapaus, jota mikään näistä vastauksista ei selitä , on: jos kaikki maailmankaikkeudessa (kaikki hiukkaset, energia) ei liikku avaruudessa (ne olisivat paikallaan avaruusulottuvuuksissa). / li>

Tässä tapauksessa ensimmäinen vastaus Hän sanoisi, että neljän vektorin perusteella näemme silti, että kaikki liikkuu aikaulottuvuudessa nopeudella $ c $ . Se on juuri se, mitä neljä vektori sanoo, ja se on empiirisesti totta.

Toinen vastaus tarkoittaisi, että koska tässä tapauksessa mikään ei liiku avaruudessa, emme havaitse aikaa eikä aikaa ole, sitä ei ole. Mutta se ei ole totta. Toinen vastaus perustuu väärään käsitykseen. Se merkitsee sitä, että hiukkaset liikkuvat avaruudessa ja että (jolla on lepomassa) nopeutemme on normaalia ja että meidän on nopeuduttava (avaruusmittauksissa) valonopeuteen. Tuo ei ole totta. Kaikki maailmankaikkeuden massaton liikkuu nopeudella $ c $ avaruudessa (ja liikkuu nopeudella 0 aikaulottuvuudessa) heti, kun se luodaan. Koska voimme käyttää analogiaa ja sanoa, että kaikki koostuu pienistä fotoni (gluon) kelloista, nämä kaikki liikkuvat avaruudessa nopeudella $ c $ , kun ne luodaan. Jos he jotenkin saavuttavat nopeuden rakentamilleen korkeamman tason hiukkasille (värähtelemällä jossain sulkeutumisessa), niin ne hidastavat näitä korkeamman tason hiukkasia avaruudessa. Se on ainoa tapa liikkua hitaammin ja sitten nopeuttaa $ c $ avaruudessa hidastua. Kun ne hidastuvat, massa kasvamalla he (ylemmän tason hiukkaset) alkavat havaita aikaa kuten me (joilla on lepomassa), ja alkavat liikkua myös aikaulottuvuudessa.

Jos hidastamme nyt niin paljon, että pysymme paikallaan avaruudessa, se ei ole vain erityistä. Liikkumme sitten edelleen nopeudella $ c $ aikaulottuvuudessa. Väärinkäsitys on, että saatat ajatella, että nopeus 0 avaruudessa on erityinen (kun otetaan huomioon sen vaikutus aikadimensioiden nopeuteen). Ei. Nopeus 0 avaruudessa on aivan sama (se vaikuttaa nopeus aikaulottuvuudessa) kuin mikä tahansa muu nopeus < $ c $ avaruudessa. Ainoa nopeus avaruudessa, jolla on erityistä vaikutusta (nopeuteen aikaulottuvuudessa), on nopeus $ c $ . Mutta se on ainoa nopeus, jolla massattomilla hiukkasilla voi olla ja jos joku haluaa liikkua hitaammin, sen on hidastuttava lisäämällä massaa.

Joten toinen vastaus on väärä, kun siinä sanotaan hiukkasten liikkuvan sisään avaruuden ja että se on mitä koemme ajan virtaukseksi. Koska vaikka mikään ei liikkuisikaan avaruudessa, liikkuisimme silti aikaulottuvuudessa nopeudella $ c $ .

Kuinka se on mahdollista? Ainoa ratkaisu on todellakin lohkouniversumi, jossa universumimme versiot ovat kaikki olemassa ajallisessa ulottuvuudessa, ja me vain liikkumme aikaulottuvuutta pitkin ja ymmärrämme maailmamme todellisen version.

Mutta mitä saa meidät kaikki havaitsemaan saman universumin samanaikaisesti? Kuinka me kaikki liikkumme yhdessä aikadimensiota pitkin? Vastaus on: koska me kaikki liikumme samalla nopeudella (noin, lentämme maapallon kanssa, kun se liikkuu avaruudessa) Heti kun siirrymme pois maapallon painovoimakentästä, havaitsemme ajan eri nopeudella (sitten maapallolle jääneet), koska siirrymme aikadimensiossa eri nopeudella, koska / GR . Ja heti kun lennämme eri nopeudella avaruudessa (nopeassa avaruusaluksessa), havaitsemme ajan eri tavalla (sitten maapallolle jääneet) SR: n takia.

OK, mutta miten voimme liikkua aikaulottuvuudessa eri nopeuksilla? Kuinka joku voi sitten siirtyä pois maasta ja palata samaan pisteeseen aikaulottuvuudessa kuin maapallolle jätetyt? Vastaus on, että jos joku siirtyy pois maasta, joten siirtyy pois painovoimakentästä ja liikkuu eri nopeudella kuin maapallolla olevat, niin kyseinen henkilö siirtyy pois kaikista neljästä ulottuvuudesta.Palatakseen samaan pisteeseen kaikissa neljässä ulottuvuudessa ja kohdatakseen maapallolle jäljelle jääneet samaan pisteeseen myös aikaulottuvuudessa, hänen on käytettävä ylimääräistä energiaa korvaamaan ero. Muussa tapauksessa kyseinen henkilö palaisi vain maapallolle samaan avaruuspaikkaan, mutta ei koskaan samaan pisteeseen aikaulottuvuudessa kuin maapallolle jääneet (koska hänen nopeutensa aikaulottuvuudessa on erilainen). Näemme, että ikään kuin hän olisi ikääntynyt vähemmän (tai enemmän).

Joten ensimmäinen vastaus on oikea, koska vaikka jokin olisi avaruudessa paikallaan, se saattaa silti olla painovoimakentässä, ja se muuttuu se on nopeutta aikaulottuvuudessa (verrattuna painovoimakentän ulkopuolisiin).

Tämä ei ole minun aiheeni, enkä ole lainkaan asiantuntija täällä, mutta uskon ylimääräisiin olosuhteisiin musta aukko , aika saattaa jopa pysähtyä (niiden nopeus aikaulottuvuudessa on 0) mustan aukon sisällä oleville (kaukaisen tarkkailijan näkökulmasta) , ja ne saattavat tuntua olevan jumissa tietyssä ajanulottuvuuden kohdassa. Joten voi olla erityistapaus, kun avaruusulottuvuuden nopeus on 0 ja myös aikaulottuvuudessa (pyörimättömälle mustalle aukolle singulariteetissa ) . Aloittaakseen uudelleen liikkumisen aikaulottuvuudessa heidän on käytettävä ylimääräistä energiaa päästäkseen ulos mustan aukon painovoimaefektistä ja aloittamaan liikkuminen sekä avaruus- että aikaulottuvuuksissa.

Kommentit

• Voitteko antaa linkin teoriaan, jonka mukaan gluonit ovat massattomia? Eivätkö he ole ’ annettu ’ niiden massa Higgsin kenttävuorovaikutuksella? Jos olen ’ väärässä, haluan tietää ’. Kiitos!
• @omg see fi.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle .Vakiomalli sopii tietoihin taulukon avulla, joten määritelmän mukaan gluonien massa on nolla vakiomallissa.

Sain törmäämään kysymykseeni (sen koettiin olevan kopio tästä), joten jätän vastauksen täällä erottelukuvana. John Rennie mainitsee, että aika virtaa suuntaan nopeudella sekunti sekunnissa. Se on hieno sanoa, mutta pelkästään maailmankaikkeudessamme on ääretön määrä vaihteluita.

Jopa itsellemme yksilöinä nopeus näyttää muuttuvan aivojemme toiminnan mukaan. Aivollamme on erilaisia vaihteita (alfa-, beeta-, gamma-, delta- ja ehkä enemmänkin) aaltotyyppejä, ja niiden yhdistelmästä riippuen prosessiaika voi näyttää liikkuvan hitaammin tai nopeammin. Kun ”suoritamme uudelleen monia tehtäviä”, haluamme sen hidastuvan ja kun kyllästymme, se näyttää vetävän.

Mutta tarpeeksi filosofiasta – puhumme täällä ajan fysiikasta, joka on pohjimmiltaan sellaisen fysiikkaa, jota ei ole olemassa. En voi muistaa kuka se on, jotkut julkkikset itse asiassa, mutta henkilö kokee hieman poikkeavuuksia, ”lääketieteellisiä” tiloja, eikä heillä ole käsitystä ajasta kuten muutkin meistä (mikä tahansa prosenttiosuus ihmiskunnasta).

Aivan kuten joillakin ihmisillä ei ole ruokahaluheijastimia, jotka kertovat heille, kun he ovat syöneet tarpeeksi (ihmiset ovat kuolleet tästä) unohdettavan henkilön, joka ei voi arvioida aikaa. Joten ovatko he toimintahäiriöitä vai enemmän virittäneet luontoa kuin jotkut?

En usko, että eläimillä on käsitys ajasta. Luulen, että he havaitsevat tapahtumia ja voivat muistaa ne (todellisuudessa ja kummallisella tavalla kokeilut ovat osoittaneet, että linnut välittää ”muistoja” tietyistä uhkaavista henkilöistä jälkeläisilleen ja lapset reagoivat vastaavasti henkilöihin vastaamatta aikaisemmin) – kuitenkin vain ihmisillä on abstrakti käsitys ajasta ”asiana”.

Itse asiassa Shakespearen Henry IV päähenkilö pilkkaa hölmöä, koska hän viittaa abstraktisti aikaan. Sellainen moraali on, että ihmiset, joilla on aikaa miettiä aikaa, eivät todellakaan saavuta paljoa. Se kirjoitettiin 400 vuotta sitten ja nyt (nauraen itselleni) teen samaa. Joten luulen, että en voittanut tämän jälkeen vähän vastausta.

Äskettäin kuunnellessaan Julian Barbouria (joka on antanut ratkaisun kolmeen kehon ongelmaan), hän tavallaan sanoo saman. Hän kertoo meille, että aika, sellaisena kuin näemme sen, on eräänlainen jäännös tapahtumista, jotka eivät sovi yhteen täydellisesti. Kuten jos sinun pitäisi tavata ystäväsi ja he saapuvat kohtaamispaikkaan sen jälkeen, kun saatat alkaa huomata ohimenevää ajasta. Jos olisit tavannut samanaikaisesti, mielesi olisi voinut pysyä täysin sitoutuneena elämään ja aika olisi ollut merkityksetöntä.

Mainitakseni samanlaisen esimerkin jätkä sanoi, että hän tapasi kerran hississä Bruce Leen (taistelulajien) ja he alkoivat keskustella Kung Fusta. He pääsivät samaan kerrokseen, joten he kokeilivat muutamia liikkeitä. Seuraavan kerran jätkä katsoi kelloaan kello 7. Hän nousi hissille klo 22.35, joten aika katoaa, kun emme katso sitä.