Il sagit dune tentative de rassembler les différentes questions sur le temps qui ont été posées sur ce site et de fournir un ensemble unique de réponses, espérons-le, faisant autorité. Plus précisément, nous essayons de résoudre des problèmes tels que:
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Que veulent dire les physiciens par temps?
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Comment le temps sécoule-t-il?
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Pourquoi y a-t-il une flèche de temps?
Commentaires
- Je ne ‘ pas comprendre ce que vous entendez par les 2 premières questions. Je ‘ ne suis pas un expert en Physics Stack Exchange qui peut comprendre ce que vous entendez par les deux premières questions.
Réponse
Que veulent dire les physiciens par temps?
Nous allons commencer par la simple question quest-ce que les physiciens entendent par temps .
Notez quil est facile de se mélanger entre les concepts de temps et lécoulement du temps . Lorsque les non-physiciens parlent du temps, ils signifient généralement lécoulement du temps, cest-à-dire le fait que dans lexpérience humaine, le temps sécoule inexorablement (à une seconde par seconde). Nous y reviendrons, mais pour linstant, nous ignorerons la question de savoir pourquoi le temps sécoule et aborderons simplement ce que le temps signifie pour un physicien.
Si vous voulez localiser une position dans lespace, une méthode est pour configurer certains axes, par exemple $ x $ , $ y $ et $ z $ , et vous pouvez alors identifier de manière unique tout point dans lespace par ses coordonnées $ (x, y, z) $ .
Pour distinguer les événements se produisant au même point dans lespace mais à des moments différents nous devons spécifier quand un événement sest produit ainsi que où cest arrivé, nous ajoutons donc une coordonnée temporelle $ t $ . Les événements peuvent alors être localisés de manière unique par leurs coordonnées espace-temps $ (t, x, y, z) $ . Pour un physicien, le temps nest quune coordonnée utilisée pour spécifier des événements dans lespace-temps. Dans la figure 1 ci-dessus, nous avons un axe $ x $ sétendant de $ – \ infty $ à $ \ infty $ , un axe $ y $ sétendant depuis $ – \ infty $ à $ \ infty $ et un axe $ z $ sétendant depuis $ – \ infty $ à $ \ infty $ . À ceux-ci, un physicien ajoute un axe $ t $ sétendant de $ – \ infty $ à $ \ infty $ , et cest ce que lheure est – juste une coordonnée.
Mais lexpérience de tous les jours nous dit que le temps est spécial – certainement différent de lespace – donc ce qui justifie le point de vue du physicien selon lequel le temps nest quune coordonnée? Pour comprendre cela, commencez par le temps dans le monde quotidien tel que décrit par la mécanique newtonienne.
Supposons que je mette en place un système de coordonnées avec moi-même à lorigine, $ x $ à lest, $ y $ au nord et $ z $ vers le haut. Pendant le temps, jutiliserai ma montre-bracelet. Et supposons que vous fassiez de même, mais disons que vous êtes dans un pays différent de moi. Nos deux ensembles de coordonnées ne correspondent pas, car nos axes Est, Nord et Haut pointent dans des directions différentes.
Ou supposons que vous vous déplaciez par rapport à moi. Même en ignorant la courbure de la surface de la Terre, nos coordonnées ne correspondent pas parce que votre origine se déplace constamment par rapport à mon origine – ce qui me semble stationnaire se déplace dans vos coordonnées et vice versa . / p>
Les coordonnées spatiales dépendent donc de lobservateur. Cependant, le temps est absolu. En supposant que nous utilisons tous les deux Greenwich Mean Tim e (ou une autre norme similaire), nous serons toujours daccord sur lheure, peu importe où nous sommes sur Terre ou comment nous sommes se déplaçant les uns par rapport aux autres. En mécanique newtonienne, le temps est spécial pour cette raison, il est donc logique de le considérer séparément de lespace.
Cependant, depuis 1905, nous savons que pour décrire correctement le monde qui nous entoure, nous devons utiliser la relativité restreinte, et en relativité, le temps nest pas le même pour tous les observateurs. Revenons un instant à la mécanique newtonienne ordinaire, et supposons que vous vous déplaciez par rapport à moi le long de l’axe $ x $ à une certaine vitesse $ v $ .Si nous dessinons mes axes de temps $ t $ et de position $ x $ et vos $ t $ et $ x $ axes auxquels ils ressembleraient:
Nos deux axes de temps pointent dans la même direction, donc nous sommes tous les deux daccord sur ce que cela signifie pour définir un axe des temps. Mais maintenant, supposons que vous vous déplaciez à une vitesse relativiste $ v $ et que vous dessiniez le même diagramme.
Lorsque nous incluons la relativité restreinte, nos axes ne pointent plus dans la même direction. Si je dessine mon axe des temps vers le haut, alors par rapport à moi, votre axe des temps est tourné dun angle $ \ theta $ donné par:
$$ \ tan (\ theta) = \ frac {v} {c} $$
Donc, votre direction temporelle est un mélange de mon temps et espace directions. Vous verriez exactement la même chose – si vous dessinez votre axe du temps vers le haut, vous verriez mon axe du temps tourné de $ – \ theta $ . En effet, nous avons différentes définitions du temps, et cest pourquoi nous obtenons une dilatation du temps en relativité.
Le point de tout cela est quen relativité, le temps nest pas défini de manière unique. Lorsque nous considérons les coordonnées utilisées par différents observateurs, nous constatons que le temps et lespace se mélangent. Le temps nest plus distinct de lespace, et cest pourquoi les physiciens le considèrent comme lune des quatre coordonnées qui composent lespace-temps à quatre dimensions.
Comment le temps sécoule-t-il?
Le précédent section expliquait ce que les physiciens entendent par temps, mais ne mentionnait pas le temps qui sécoule. En effet, en relativité, le temps ne sécoule pas – plus précisément lécoulement du temps nexiste pas en tant que concept.
Cela va demander quelques explications, alors laissez-moi essayez-le en utilisant un exemple simple. Supposons que je vous lance une balle et que vous lattrapiez. Lexpérience de tous les jours nous dit que le temps sécoule vers lavant et, ce faisant, la balle monte de ma main puis tombe dans votre main. Si nous représentons la hauteur de la balle, $ h $ , en fonction du temps, $ t $ , nous Jobtiendrai quelque chose comme:
En physique newtonienne, cela a une belle interprétation simple: le temps sécoule et la hauteur est fonction du temps. Nous pouvons écrire la hauteur sous la forme $ h (t) $ . Mais maintenant, permettez-moi de dessiner un graphique différent. Je vais représenter graphiquement la hauteur de la balle, $ h $ , par rapport à la distance, $ d $ , la balle se déplace horizontalement en passant de moi à vous:
Cela ressemble terriblement au graphique précédent, et en effet je peux écrire la hauteur de la balle en fonction de la distance horizontale parcourue, $ h (d) $ . Mais nous ne dirions pas que la distance $ d $ avance et que la hauteur change en même temps, car, eh bien, le temps est différent de la distance. Les deux graphiques ne sont que des vues différentes dun graphique à quatre dimensions montrant la trajectoire de la balle dans lespace-temps (je ne vais dessiner que trois dimensions car je ne peux pas faire 4D graphs):
Dans la section précédente, jai longuement expliqué que le temps nest quune coordonnée, comme les coordonnées spatiales, de sorte que ce graphique ne montre pas plus le temps qui sécoule que la distance ou la hauteur. La trajectoire de la balle est juste une ligne dans un 4D.
En relativité, nous appelons des graphes comme les lignes du monde ci-dessus, où la ligne du monde est juste lensemble de tous les points de lespace-temps $ (t, x, y, z) $ que la balle occupe pendant sa trajectoire. Cette ligne du monde est un objet fixe dans un espace-temps à quatre dimensions – elle ne change pas avec le temps. Tout ce qui change, c’est la position de la balle sur la ligne du monde. C’est pourquoi nous disons que le temps ne passe pas. Le temps nest que lune des quatre dimensions quoccupe la ligne du monde.
En fait, toute propriété physique, pression dun gaz, force dun champ gravitationnel, ou autre, peut être écrite en fonction des quatre dimensions de lespace-temps, $ F (t, x, y, z) $ . Écrit de cette façon, l’objet géométrique $ F $ existe dans tout l’espace et tout le temps – ce n’est pas plus quelque chose qui évolue dans le temps que quelque chose qui évolue dans l’espace.En principe, nous pourrions avoir une fonction qui représentait lunivers entier, $ \ mathcal {F} (t, x, y, z) $ , et cela existerait pour tous valeurs de $ t $ , $ x $ , $ y $ et $ z $ . Cette idée (ou toute une gamme d’idées similaires) s’appelle l univers bloc – lidée que tout lunivers existe simultanément et que le temps ne sécoule pas.
À ce stade, je devrais noter que de nombreux physiciens, et je suppose que la grande majorité des non-physiciens, diraient que ce nest que de la sottise mathématique et quil est absurde de dire que le temps ne sécoule pas. Je ne vais pas faire de commentaire, sauf pour dire que cela nous amène bien à la dernière de nos questions.
Pourquoi y a-t-il une flèche de temps?
Cependant mathématiquement convaincant lidée dun univers bloc peut être, il nen reste pas moins que notre expérience quotidienne nous dit que:
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le temps sécoule
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it flux dans une direction – vers lavant et jamais vers larrière
Alors, comment concilier cela avec lidée dun univers bloc? De nombreux physiciens ont longuement réfléchi à ce sujet, et il existe de nombreux points de vue différents. Cependant, il y a un consensus sur le fait que cela est lié à l entropie . En effet, cela est encapsulé dans la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule en gros que pour tout système isolé, lentropie ne fait quaugmenter.
Considérons un mécanisme. Nous ne nous soucierons pas exactement de ce que cest, par exemple, cela pourrait être quelque chose de mécanique, un nuage de gaz interstellaire ou un cerveau humain. Lorsque nous parlons du temps qui sécoule, nous voulons dire que létat de la machine change dans une direction spécifique, par ex. une horloge avance, et la deuxième loi de la thermodynamique nous dit quelle change dans le sens dune entropie croissante.
En supposant que le cerveau humain nest quun mécanisme, il change dans le sens de laugmentation de lentropie comme tout autre mécanisme. Mais si la conscience est le résultat du changement du cerveau, il sensuit que tout être conscient observera des mécanismes changeant dans le sens dune entropie croissante. Ce n’est pas tant une loi physique qu’une corrélation. Puisque nos cerveaux changent dans la même direction (dentropie croissante) que tout le reste, cela signifie quils observeront nécessairement tout changer dans cette même direction. Nous appelons cette direction le temps croissant.
Si on me laisse une opinion personnelle, je dirais que tout cela semble un peu banal – trop beau pour être vrai – et que cela semble une explication étrangement simple pour quelque chose daussi compliqué que lunivers. Cependant, je nai pas de meilleure suggestion à faire. En effet, je ne pense pas que quiconque ait une meilleure suggestion, ou du moins pas une assez meilleure pour convaincre de larges pans de la communauté des physiciens.
Commentaires
- A a un petit problème ici: si le temps et lespace sont » équivalent » alors pourquoi pour un t donné il ny a que un point sur la ligne du monde, alors que pour une valeur donnée de x, il peut y avoir 0, ou 1, ou plusieurs points de la ligne du monde.
- Nous navons aucune instance connue de détection de phénomène physique qui nest pas continu temps. Ce que vous avez décrit sera un objet très étrange qui existe simultanément à plusieurs endroits dans une même image
- Excellente réponse, mais je ‘ aimerais faire un petit commentaire concernant la balle et la ligne du monde. Vous dites que » la ligne du monde ne ‘ t change avec le temps, tout ce qui change est la balle ‘ sur la ligne du monde « . Je pense que cela contredit le message global; il serait plus proche du point de vue du physicien de dire que la balle est la ligne du monde, tout cela à la fois. Si vous dites que la balle bouge, vous navez ‘ vous débarrasser du » écoulement du temps » concept.
- Jai un doute là-dessus. Je peux maintenir une position dobjets à (x, y, z) mais je peux ‘ t maintenir la coordonnée temporelle. Alors, comment expliquez-vous que le temps soit le même que les 3 autres axes ici dans ce cas?
- Bonne réponse jusquà » En supposant que le cerveau humain nest quun mécanisme , il change dans le sens dune entropie croissante comme tout autre mécanisme. » Vous voyez, le cerveau est un sous-système, plus ordonné que son environnement – ce qui est parfaitement légal. La vie est un ordre qui crache le désordre. Donc, relier notre forme physique à notre perception du temps nécessitera plus de réflexion. Ne pas dire que cela peut ‘ t être fait.
Réponse
Quest-ce que le temps?
Comme la dit Einstein, le temps est ce que les horloges mesurent . Et si vous regardez ce que fait réellement une horloge, si vous ouvrez une horloge et jetez un regard scientifique froid sur les preuves empiriques, vous verrez des rouages tourner ou un cristal osciller. Vous verrez que lhorloge comporte une sorte de mouvement cyclique régulier avec quelque chose comme des engrenages ou un dispositif de comptage, et cela donne une sorte daffichage cumulatif de ce que nous appelons « lheure ». Cependant, tout ce qui sest réellement passé, cest que les rouages, etc., ont bougé , et la grande main a bougé avec la petite main. Une fois que vous avez compris cela, la relativité restreinte est simplifiée, en particulier lorsque vous pensez à la nature ondulatoire de la matière. La vitesse maximale du mouvement est la vitesse de la lumière, donc le mouvement macroscopique dans lespace entraîne nécessairement une réduction de la vitesse du mouvement local. Voir le inférence simple de la dilatation du temps sur Wikipédia.
Est-ce que ça coule?
Non, ce nest pas le cas. Leau coule. Vous pouvez la voir couler. Mais lorsque vous essayez de voir le temps sécouler , tout ce que vous pouvez voir est des rouages qui tournent ou un cristal oscille. Lidée que le temps sécoule nest quune figure de style, une abstraction. La lumière bouge, les planètes bougent, le sang bouge, les signaux électrochimiques bougent, les rouages bougent. Tout bouge, et vous pouvez voir ce mouvement. Mais vous ne peut pas voir le temps sécouler. Parce que ce nest pas le cas. Une horloge nest pas un compteur de gaz cosmique qui mesure lécoulement du temps. Ouvrez un compteur de gaz et vous trouvez du gaz qui le traverse. Ouvrez une horloge et vous ne le faites pas trouver le temps qui passe.
et si oui, quest-ce qui définit sa direction?
Il ny a pas de temps direction. C’est aussi une abstraction. Pouvez-vous pointer dans cette direction? Non. Pouvez-vous vous déplacer dans cette direction temporelle? Non. Comme le temps n’est qu’une mesure cumulative du mouvement, vous ne pouvez pas vous déplacer dans une mesure de mouvement et il n’ya pas de direction vous pouvez prendre.
Que veulent dire les physiciens par temps?
Le plus les physiciens veulent dire la même chose que nimporte qui dautre. Mais certains vous diront que cest une coordonnée, qui est une autre chose abstraite, plutôt que quelque chose associé au mouvement ou au changement.
Commentaires
- La physique sans temps est en effet plus simple et s’accorde beaucoup mieux avec la relativité et la physique quantique. Je ‘ ne pense pas que ce soit le problème avec votre réponse. Pour moi, cela me semble trop simplifié, au point où ‘ est un peu trompeur. Par exemple, bien sûr, le temps est ce que mesurent les horloges. Mais quest-ce qui nous amène à développer des horloges de plus en plus précises? De toute évidence, nous devons avoir un moyen de mesurer la précision des horloges. Les planètes bougent? Eh bien … ils ont un élan. Mais à part cela, ils ‘ occupent encore juste quelques points spécifiques dans lespace-temps. Lélan est directionnel – dans lespace et dans le temps.
- Largument pour voir lécoulement du temps ne fonctionne pas ‘ très bien (et encore une fois, je ‘ je suis assez convaincu que la physique sans temps est la meilleure explication ici). Si nous ‘ bougeons avec le même flux de temps que tout ce qui nous entoure, comment pourrions-nous jamais percevoir le flux? Cela ‘ est un peu comme être sur un énorme threadmill qui fait avancer le monde entier – vous pouvez ‘ percevoir le mouvement, parce que tout évolue au même rythme. Enfin, quelle ‘ est la différence entre » temps est une mesure du mouvement et du changement » et » le temps est une coordonnée, et le mouvement et le changement impliquent cette coordonnée « ?
- @ Luaan: il nest pas un tapis roulant. Il ny a pas de mouvement dans le temps. Lécoulement du temps nest quune figure de style. Un certain point de lespace-temps est une chose abstraite. Il en va de même pour cette coordonnée temporelle. Nous vivons dans un monde despace et de mouvement. Cette ‘ est la réalité objective empirique. Cest ‘ que simple.
- Cette réponse va trop loin. Oui, il est ‘ assez évident que les choses que nous utilisons à lintérieur de notre cerveau pour mieux nous adapter à lenvironnement ne sont pas celles qui existent réellement dans notre environnement ( » la carte nest pas un territoire « ). Par conséquent, » time » appartient à la même catégorie que » chômage » ou » law » ou » numéro 7 « . Oui. Mais alors la réponse laisse tomber le sujet comme si tout était à dire. Non, non et non!Si je veux cartographier les choses à lintérieur de mon cerveau, jai encore besoin dinventer et dutiliser et de discuter de concepts comme le chômage, la loi, le chiffre 7, etc., ainsi que le temps et la flèche du temps. Ce sont des jouets extrêmement utiles dans notre cerveau.
- Lanalogie de lécoulement de leau me met mal à laise. Vous dites que leau coule et que vous pouvez la voir couler. Mais vous ne le voyez que couler avec le temps. Si le temps était » mis en pause « , le débit deau se mettrait également en pause et vous ne verriez aucun débit du tout. Lexpression » flux deau » implique lécoulement du temps, même si vous ne pouvez pas lobserver directement. Daprès moi, vous devez prendre les deux ou ni lun ni lautre. Si le temps ‘ t sécoule, alors vous pouvez ‘ t vraiment dire que leau coule non plus – tout ce que vous pouvez faire est de décrire la position du leau en termes de différentes coordonnées spatio-temporelles.
Réponse
Daccord, je vais moi aussi essayer:
- Que veulent dire les physiciens par temps? Permettez-moi de commencer par une citation dHermann Weyl:
Le monde est , il ne le fait pas arriver . Cest seulement au regard de ma conscience, rampant le long de la ligne de vie de mon corps, quune partie de ce monde prend vie comme une image fugace dans lespace qui change continuellement dans le temps.
Lorsquil écrit « Le monde est simplement « , il nutilise évidemment pas est dans le sens de « existant dans le temps ». Le temps (tel que signifié dans la citation) vient à lexistence au moyen de notre conscience (qui divise le monde en un passé et un futur, mais qui en réalité « sont » juste là) qui « rampe » le long de la ligne de vie de notre corps. Une analogie serait un orgue de Barbarie avec un rouleau de musique en papier ponctué. Nous sommes lorgue de Barbarie (la conscience) et nous nous déplaçons le long du rouleau (le monde qui est simplement), produisant ainsi la musique qui est déjà présente dans son intégralité sur le rouleau. Cest aussi ce que pensait Einstein:
Pour nous, physiciens convaincus, la distinction entre passé, présent et futur na pas dautre sens que celui dune illusion, quoique tenace.
Je pense que cest ainsi que la plupart des physiciens pensent le temps (la venue à lexistence, au moyen de notre conscience du mouvement dun monde qui est simplement; le passé , présent et futur coexistent). Mais pour certains, il y en a (ou beaucoup, je nai pas enquêté) qui pensent que le temps existe objectivement.
Parce que par De même, on peut dire que cest le monde qui change continuellement et non a priori « est simplement ». Notre conscience perçoit ce monde en constante évolution comme un monde dans lequel il est temps. Ou, dans lanalogie de lorgue de Barbarie, on ne bouge pas le long du rouleau de musique mais le rouleau de musique se déroule devant nous (sans que toute la musique y soit déjà).
Le temps serait alors constitué par le constamment modification des configurations de toutes les particules élémentaires. Je pense quon peut dire que le temps est alors un phénomène émergeant du comportement collectif de particules vraiment élémentaires pour lesquelles le temps nexiste pas . Comment le temps peut-il exister pour une particule vraiment élémentaire sil reste toujours le même? En dautres termes, comment peut-il vieillir? Le vieillissement, bon exemple du temps, émerge du comportement collectif des particules élémentaires.
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Comment le temps sécoule-t-il? Je ne peux pas répondre à cela parce que le temps ne peut pas sécouler. Cest, je pense, ce que pensent la plupart des physiciens. Les particules élémentaires en mouvement doù le temps émerge de toute évidence peuvent sécouler. lespace, avec lequel le temps forme un espace-temps absolu. Subjectivement, on peut percevoir le temps comme « coulant » très lentement (quand on passe un mauvais moment) ou très vite (« le temps passait très vite quand on sembrassait »), mais cest « une question de mots. Ou regardez la situation où vous rêvez: lhorloge à côté de votre lit indique que cinq minutes se sont écoulées, mais dans votre rêve, il semble que beaucoup plus de temps sest écoulé. Pour les animaux, la perception du temps peut également être très différente. Mais ceci de côté. Donc, la réponse à votre question est que le temps ne peut « t sécouler dans le sens habituel. Ce qui signifie quil na pas non plus de direction.
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Pourquoi y a-t-il une flèche du temps? Tout dabord, permettez-moi de souligner que la flèche du temps nimplique pas que le temps a une direction. La flèche ne pointe pas vers un point de lespace. La flèche ne pointe ni du passé vers le futur, car le temps na évidemment pas de direction dans le temps. La flèche du temps signifie simplement que le passé est différent du futur, et une flèche est une bonne analogie pour y remédier. La question que vous vous posez est donc: «Pourquoi le passé est-il différent du futur?«Selon la deuxième loi de la thermodynamique, le comportement collectif de toutes les particules de lUnivers est tel que les particules ont tendance à se configurer de plus en plus désordonnées (si la configuration initiale nest pas dans un état désordonné maximal). Maintenant, par définition, le passé de lUnivers se trouve dans un état plus ordonné que le futur ne se trouve. Vous pouvez vous demander ce qui se passerait si les mouvements de tous les champs de particules étaient inversés (ce qui ne peut être fait que dans lesprit, mais le regretté Stephen Hawkins a pensé une fois que cela se produirait si lUnivers passait dune expansion à une contraction, une pensée dont il a par la suite admis heureusement quelle était fausse). Quelque chose à quoi penser!
Réponse
- Si vous voulez une réponse courte, alors:
- Les physiciens désignent principalement un axe de coordonnées lorsquils parlent de temps. De plus, dans la théorie de la relativité , nous mesurons le temps en mètres!
- Comment le temps sécoule-t-il?
- Je dirais plutôt: comment ça passe. En théorie de la relativité, nous « supposons » que le temps passe avec la vitesse de la lumière . On définit le sens du temps par cette « définition « :
- Le sens du passage du temps est le même sens où lentropie grandit. Si vous ne savez pas ce quest lentropie, alors en un mot, lentropie est une mesure de la désorganisation de la matière. Le temps passe donc dans le sens où la désorganisation des particules de notre univers augmente.
- Je dirais plutôt: comment ça passe. En théorie de la relativité, nous « supposons » que le temps passe avec la vitesse de la lumière . On définit le sens du temps par cette « définition « :
Cétait un court réponse et ce n’était pas extrêmement précis, mais si vous voulez une explication plus approfondie de ces choses, vous pouvez lire beaucoup de livres et regarder beaucoup de vidéos sur youtube sur ce sujet. Jespère que ma réponse vous a été utile.
Réponse
Jadopterai un point de vue différent des autres réponses. Lécoulement du temps peut être utilisé en relativité.
Quelques réponses ci-dessus et cette réponse à Est-ce quil faut vraiment un temps infini (à lobservateur) pour quune personne tombe dans un trou noir? point à temps comme dans le Block Universe . Lespace-temps est un bloc 4D immuable. Le temps ne sécoule pas.
Selon cette réponse à Comprendre des phénomènes émergents dans lunivers du bloc. (Question reformulée) , pour quun flux de temps existe, il faudrait quil y ait un paramètre physiquement significatif $ \ lambda $ qui définirait le flux via $ dt / d \ lambda $ sur le bloc 4D. Il ny a pas de flux. Les gens définissent un paramètre affine comme celui-ci tout le temps en relativité générale, mais il na aucune signification physique.
Dans cette vue, je suis quelque chose comme un rouleau de film. Chaque image est moi à un moment particulier. Chaque image existe indépendamment, quelle que soit limage qui est » maintenant » ou si le film est en cours de lecture ou non. Dans chaque image, je suis dans un état qui ressent le flux du temps et me souvient du passé.
Cependant, comme cette réponse à Comment la position dune particule peut-elle être aléatoire et incertaine en mécanique quantique si elle est déjà prédéterminée en relativité? indique clairement que cette vue ne signifie pas lavenir est prédéterminée dune manière incompatible avec la mécanique quantique. Quelle que soit la nature des fonctions dondes de la mécanique quantique et des mesures, les événements qui en résultent peuvent être disposés dans un bloc despace-temps 4D. Le bloc est un moyen pratique de visualiser les événements pour la relativité.
De nombreux physiciens adoptent le point de vue selon lequel lUnivers Block est le mode de fonctionnement de lunivers. Mais comme John Rennie la dit dans sa réponse, il y a dautres points de vue selon lesquels il ne sagit que de sottises mathématiques et que le temps sécoule vraiment.
Par exemple, les simulations numériques relativistes générales utilisent souvent le formalisme ADM pour commencer par une condition initiale et calculer les états futurs. Lespace-temps est divisé en feuilles spatiales étiquetées par t. Le tenseur métrique 3D de chaque feuille est utilisé comme variable dynamique, avec son moment conjugué. Un hamiltonien peut être dérivé et des équations de mouvement. Les états futurs peuvent être calculés sans les connaître à lavance.
Tout cela montre que le Block Universe est compatible avec la physique telle que nous la connaissons, malgré sa violation du bon sens. Mais le Block Universe nest pas nécessaire.
Une partie de la vision de bon sens du temps est quil coule. Le présent est tout ce qui existe. Lavenir nest pas encore arrivé. Le passé est fini et disparu. Je voudrais faire valoir que cela est également compatible avec la relativité.Lécoulement du temps nest pas requis par la relativité, mais sil existe, il ne fait aucun mal à la théorie. Pour ce faire, je vais examiner un peu plus en profondeur ce que signifie la simultanéité.
La lumière se déplace à 3 $ \ times 10 ^ 8 $ m / s. Nous sommes à laise avec 3 $ m / s. Nous trouvons la physique relativiste contre-intuitive.
Considérons un monde où le mouvement le plus rapide est $ 3 \ times 10 ^ {- 8} $ m / s . Cest environ 1 m / an, la vitesse dun glacier. Les physiciens du monde glaciaire se déplacent trop lentement pour voir les effets du mouvement avec lesquels nous sommes à laise. Nous pouvons en apprendre davantage sur nos difficultés conceptuelles en regardant ce quils trouvent contre-intuitif dans la physique quotidienne.
Dans la physique classique du monde glaciaire, chaque objet a une propriété intrinsèque fixe appelée position. Chaque observateur saccorde sur la position dun objet donné. La position peut être utilisée comme identité de lobjet.
Cependant, des mesures précises ou des mesures sur de longs intervalles de temps montrent que la position change avec le temps. Cela conduit à des concepts contre-intuitifs tels que la » échec de même place » et » vitesse « .
Celles-ci peuvent généralement être ignorées. Mais les observateurs voyageant à des vitesses quotidiennes verraient des effets étranges. Les physiciens des glaciers Bob et Alice conviennent tous les deux quils ont tous les deux la position $ x_0 $ au moment $ t_0 $ . À $ t_1 $ , Bob dit quil a la position $ x_0 $ , comme on pourrait sy attendre. De même, Alice dit que tout est normal avec elle. Mais Bob dit quAlice est à $ x_1 $ .
Cela prête à confusion. Ni Bob ni Alice nont changé leur position immuable. Et pourtant, ils sont maintenant à deux positions différentes. Ces positions sont-elles en quelque sorte les mêmes? Est-il en quelque sorte possible doccuper deux positions en même temps?
Nous avons une confusion similaire sur léchec de la simultanéité. Nous pensons que le temps est absolu. Un temps $ t_0 $ identifie de manière unique une tranche despace-temps. Lorsque $ t_0 $ est maintenant, tous les événements de cette tranche ont leur moment dexistence. Létat de lunivers est spécifié de manière unique par $ t_0 $ . Tous les observateurs sont daccord sur ce point. Lécoulement du temps est la progression de létat universel de cause à effet. Cest pourquoi lécoulement du temps a du sens.
Cependant, les mesures montrent que la vitesse de la lumière est constante. Cela conduit à léchec de la simultanéité. Les physiciens de tous les jours Robert et Alicia se croisent à une vitesse relativiste. Les deux choisissent des systèmes de coordonnées qui acceptent de passer à $ (x_0, t_0) $ . Ils regardent lévénement que Robert voit comme $ (x_1, t_0) $ . Robert dit que cest maintenant son moment dexistence. Alicia dit que le même événement sest déjà produit ou ne sest pas encore produit. Cela prête à confusion. Un événement se produit à deux moments différents.
Le Block Universe est un moyen de contourner ce problème. Si un événement existe à deux moments différents. temps, il ne doit pas avoir dexistence momentanée. Il doit exister chaque fois quil est temps pour quil existe dans un cadre de référence quelconque. Cela préserve la notion que tous les événements dans une tranche despace-temps définie par un temps existent à ce moment-là. Cependant, cela détruit la notion de temps qui sécoule. Une succession dévénements ne naît pas et ne disparaît pas. Lensemble du bloc dévénements dans tout lespace-temps existe juste de manière statique.
Une autre façon est de lâcher prise de la notion que la simultanéité est absolue. Chaque objet suit une ligne du monde où le temps sécoule. Chaque événement vécu par lobjet prend naissance à son moment et disparaît. Mais il ny a pas de moyen universel de faire correspondre les temps dévénements séparés. aussi dépendant du mouvement que correspondant à la position dévénements séparés .
Cest pour nous une pierre dachoppement conceptuelle beaucoup plus difficile que toute autre chose en relativité restreinte. Nous sommes habitués à ce que Robert voit deux événements comme au même endroit, mais Alicia les voit comme différents à cause de son mouvement. Mais Robert voyant deux événements en même temps et Alicia les voyant comme différents à cause de son mouvement viole notre notion de lheure. Il est difficile de shabituer à lidée que le temps nest pas ce que nous pensions quil était.
Cela ne change pas ce quest la simultanéité en relativité. La simultanéité de deux événements séparés mesurés dans un référentiel inertiel particulier peut être déduite. Robert, assis à $ x_0 $ , peut toujours compter sur son horloge à $ x_0 $ pour être uniforme. Il envoie une impulsion de lumière qui se reflète sur un événement à $ x_1 $ et revient. Il enregistre les heures denvoi et de retour.La vitesse de la lumière est constante, de sorte que limpulsion passe la moitié du temps à sortir et la moitié à revenir. La réflexion est donc simultanée avec lévénement vécu par Robert à mi-chemin.
La différence entre les points de vue Block Universe et Flowing Time est purement philosophique. Ils utilisent tous deux les mêmes diagrammes spatio-temporels, font les mêmes calculs et arrivent aux mêmes réponses. Un point de vue considère le diagramme espace-temps comme un bloc dévénements statiquement existants. Lautre le considère comme un recueil dhistoires vaguement appariées.
Les deux notions de temps sont différentes de la notion de bon sens. Je ne connais aucune expérience permettant de distinguer ces interprétations du temps. Utilisez celle qui vous convient le mieux.
Cependant, il y a une différence. Le Block Universe ninclut pas la progression de létat de Il faut ajouter. Il y a une question de savoir comment le motiver et expliquer la direction. Le flux du temps nexplique pas cette progression. Cest juste supposé.
Réponse
Bien sûr John Rennie « s La réponse est correcte, ainsi que la réponse de John Duffield « . Les deux réponses sont pour la plupart correctes et techniques. Mais laissez-moi essayer de lexpliquer dune manière plus simple. Alors laissez-moi essayer dajouter quelque chose en lexpliquant dune manière très simple et compréhensible et en comparant les deux réponses là où elles sont daccord et où pas.
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Quest-ce que le temps?
Par John Rennie:cest ce que les physiciens veulent dire, par définition des quatre vecteurs, et que le temps est une coordonnée dans ce système à 4 dimensions que nous appelons espace-temps.
Par John Duffield:
cest le mouvement des pièces de lhorloge.
Les deux ont raison. Mais tous les deux essaient de prendre les choses sous un autre angle. Prenons-les un par un, en essayant de les unifier.
La première réponse dit que lunivers est configuré ainsi et que les quatre vecteurs sont configurés de sorte que le temps en tant que dimension soit juste une autre dimension comme les 3 dimensions spatiales que nous percevons facilement. Maintenant cest correct et cest juste la mesure de lespace-temps. Il explique que tout mouvement (vitesse) dans les dimensions spatiales est affecté par (et vice versa) le mouvement (vitesse) dans la dimension temporelle. Si quelque chose se déplace à une vitesse $ c $ dans l’espace, il ne doit pas se déplacer dans le temps (sa vitesse dans la dimension temporelle est 0). Si quelque chose se déplace plus lentement que la vitesse $ c $ dans lespace, il doit commencer à se déplacer dans la dimension temporelle. Ce nest quun fait empirique, et cest ainsi que lunivers et les quatre vecteurs sont configurés .
Cela revient aussi à lunivers des blocs, où toutes les « tranches de temps » existent déjà, et nous les percevons simplement lorsque nous « nous déplaçons » le long des coordonnées de la dimension temporelle.
Désormais, il ny a pas de théorie acceptée sur ce en quoi tout consiste et comment la masse au repos est obtenue, mais une théorie est que les particules sans masse ( gluons ) oscillent à la vitesse c dans un certain confinement.
Dans SR , la dilatation du temps est dans un exemple expliquée par une horloge à photons, avec deux miroirs et un photon se déplaçant entre les deux (comme ) les miroirs (un peu de confinement). Donc, si nous prenons cela comme une analogie, nous pourrions dire que le temps est le mouvement (dans lespace) du photon ou le gluon entre les miroirs ou le confinement. Donc, tout ce qui existe pourrait être constitué de petites horloges à gluons.
Donc la première réponse pourrait conduire à dire que par le mouvement (oscillation) des petites horloges « les gluons et leur vitesse dans lespace (oscillant à vitesse $ c $ ) affecte leur vitesse dans la dimension temporelle (vitesse 0, temps figé). Ainsi, les quatre vecteurs montreront que ceux-ci ne bougent pas dans le temps.
Mais dès que nous regardons le plus haut les particules de niveau qu’elles construisent, d’une manière ou d’une autre, à cause du confinement, gagnent en masse de repos vers les particules de niveau supérieur, et celles (les particules de niveau supérieur) ralentissent dans l’espace. Ils doivent donc commencer à se déplacer dans la dimension temporelle, leurs quatre vecteurs montreront, ils se déplaceront dans la dimension temporelle avec une vitesse> 0.
Cest donc là que la première réponse se connecte à la deuxième réponse, elle dit que le mouvement (vitesse) dans les dimensions spatiales a affecté le mouvement (vitesse) dans la dimension temporelle.
La deuxième réponse dit que le temps nest que le mouvement des parties dune horloge. Donc, fondamentalement, il accepte la première réponse en disant que tout est comme une horloge à photons et que le mouvement dans lespace affecte le mouvement dans le temps.
- Le temps passe-t-il? Non, les deux réponses disent non, car ce n’est pas le temps qui passe, c’est nous qui bougeons le long des coordonnées de la dimension temporelle.
Le La première réponse dit explicitement que nous nous déplaçons le long de la dimension temporelle et que cela ressemble plus à un univers bloc, où tout existe déjà.
La deuxième réponse dit que le temps nest que des particules en mouvement, donc le temps lui-même ne le fait pas mais les particules bougent et cest ce que nous percevons comme lécoulement du temps.
La première réponse est juste. Cest juste comment lunivers et les quatre vecteurs sont mis en place. Laissez-moi vous montrer pourquoi la deuxième réponse est fausse, et pour ce faire, je dois expliquer quelque chose que aucune de ces réponses ne mentionne.
- Le cas quaucune de ces réponses nexplique est: si tout dans lunivers (toutes les particules, lénergie) ne se déplaçait pas dans lespace (ils seraient stationnaires dans les dimensions de lespace).
Dans ce cas, la première réponse euh dirait que sur la base des quatre vecteurs, nous verrions toujours que tout se déplace dans la dimension temporelle à une vitesse $ c $ . Cest exactement ce que disent les quatre vecteurs, et cest empiriquement vrai.
La deuxième réponse impliquerait que dans ce cas, puisque rien ne bouge dans lespace, nous ne percevons pas le temps, et il ny a pas de temps, il nexiste pas. Mais ce nest pas vrai. La deuxième réponse est basée sur une idée fausse. Cela implique que les particules se déplacent dans lespace et que notre vitesse (qui a une masse au repos) est normale, et que nous aurions besoin daccélérer (dans les dimensions de lespace) à la vitesse de la lumière. Ce nest pas vrai. Tout ce qui est sans masse dans lunivers se déplace à une vitesse $ c $ dans lespace (et se déplace à la vitesse 0 dans la dimension temporelle) dès sa création. Puisque nous pourrions utiliser lanalogie et dire que tout est constitué de petites horloges à photons (gluons), celles-ci se déplacent toutes dans lespace à une vitesse $ c $ à mesure quelles sont créées. Sils gagnent en quelque sorte de la vitesse pour les particules de niveau supérieur quils accumulent (en oscillant dans un certain confinement), alors ils ralentissent ces particules de niveau supérieur dans lespace. Cest la seule façon de se déplacer plus lentement que la vitesse $ c $ dans lespace, pour ralentir. Au fur et à mesure quelles ralentissent, en gagnant de la masse, elles (les particules de niveau supérieur) commencent à percevoir le temps comme nous (qui ont une masse au repos), et commencent également à se déplacer dans la dimension temporelle.
Maintenant, si nous ralentissons tellement que nous devenons stationnaires dans lespace, ce nest tout simplement pas spécial. Nous évoluons alors toujours à la vitesse $ c $ dans la dimension temporelle. Lidée fausse que vous voyez est que vous pouvez penser que la vitesse 0 dans lespace est spéciale (pour considérer son effet sur la vitesse dans la dimension temporelle). Ce nest pas le cas. La vitesse 0 dans lespace est la même (cest leffet sur la vitesse dans la dimension temporelle) comme toute autre vitesse < $ c $ dans lespace. La seule vitesse dans lespace qui a un effet spécial (sur la vitesse dans la dimension temporelle) est la vitesse $ c $ . Mais cest la seule vitesse que les particules sans masse peuvent avoir et si quelque chose veut se déplacer plus lentement – il doit ralentir en prenant de la masse.
La deuxième réponse est donc fausse, quand elle dit que les particules se déplacent lespace et que cest ce que nous percevons comme lécoulement du temps. Parce que, même si rien ne bougerait dans lespace, nous nous déplacerions toujours dans la dimension temporelle à la vitesse $ c $ .
Comment est-ce possible? La seule solution est vraiment lunivers en blocs, où les versions de notre univers existent toutes dans la dimension temporelle, et nous nous déplaçons simplement le long de la dimension temporelle et réalisons la version réelle de notre monde.
Mais quoi nous fait tous percevoir le même univers en même temps? Comment allons-nous tous ensemble le long de la dimension temporelle? La réponse est: parce que nous nous déplaçons tous à la même vitesse (env., volant avec la Terre lorsquelle se déplace dans lespace) dans le même champ gravitationnel. Dès que nous sortons du champ gravitationnel de la Terre, nous percevons le temps à une vitesse différente (celle laissée sur Terre), car nous nous déplacerons dans la dimension temporelle à une vitesse différente car sur GR . Et dès que nous volons à une vitesse différente dans lespace, (dans un vaisseau spatial rapide) nous percevons le temps différemment (puis ceux laissés sur Terre) à cause de la SR.
OK, mais comment pouvons-nous nous déplacer dans la dimension temporelle à des vitesses différentes en premier lieu? Comment alors quelquun peut-il séloigner de la Terre et revenir au même point dans la dimension temporelle que ceux laissés sur Terre? La réponse est que si quelquun séloigne de la Terre, sort du champ gravitationnel et se déplace à une vitesse différente de celle de la Terre, alors cette personne séloigne dans les quatre dimensions.Pour revenir au même point dans les quatre dimensions et rencontrer celles laissées sur Terre au même point dans la dimension temporelle également, il doit utiliser une énergie supplémentaire pour compenser la différence. Sinon, cette personne ne reviendrait sur Terre quau même emplacement spatial mais jamais au même point dans la dimension temporelle que celles laissées sur Terre (puisque sa vitesse dans la dimension temporelle est différente). On verrait cela comme sil aurait vieilli moins (ou plus).
La première réponse est donc juste parce que même si quelque chose est stationnaire dans lespace, il pourrait encore être dans un champ gravitationnel, et cela change cest la vitesse dans la dimension temporelle (par rapport à celles en dehors du champ gravitationnel).
Ce nest pas mon sujet, et je ne suis pas du tout un expert ici, mais je crois en des circonstances supplémentaires dans un trou noir , le temps peut même sarrêter (leur vitesse dans la dimension temporelle est de 0) pour ceux à lintérieur du trou noir (du point de vue dun observateur lointain) , et ils peuvent sembler bloqués à un certain moment dans la dimension temporelle. Il peut donc y avoir un cas particulier lorsque la vitesse dans la dimension spatiale est égale à 0 et dans la dimension temporelle également (pour un trou noir non tournant à la singularité ) . Pour recommencer à bouger dans la dimension temporelle, ils devraient utiliser une énergie supplémentaire pour sortir de leffet gravitationnel du trou noir et commencer à se déplacer dans les dimensions spatiales et temporelles.
Commentaires
- Pouvez-vous fournir un lien vers la théorie selon laquelle les gluons sont sans masse? Ne sont-ils pas ‘ donnés ‘ leur masse par interaction avec le champ de Higgs? Si je ‘ me trompe, je ‘ aimerais savoir. Merci!
- @omg voir en.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle . Le modèle standard ajuste les données en utilisant le tableau, donc par définition la masse des gluons est zéro dans le modèle standard.
Réponse
Jai été écarté de ma question (elle était perçue comme un duplicata de celui-ci) donc je vais laisser une réponse ici comme un coup de départ. John Rennie mentionne que le temps sécoule dans une direction au rythme dune seconde par seconde. Cest bien à dire, mais il existe un nombre infini de variations de ce taux dans notre seul univers.
Même pour nous-mêmes en tant quindividus, le taux semble changer en fonction du fonctionnement de notre cerveau. Nos cerveaux ont différents engrenages (types dondes alpha, bêta, gamma, delta [et peut-être plus]) et selon la combinaison dentre eux en cours, le temps peut sembler se déplacer plus lentement ou plus rapidement. Lorsque nous sommes multi-tâches, nous voulons quil ralentisse et lorsque nous nous ennuyons, il semble glisser.
Mais déjà assez de philosophie – nous parlons ici de physique du temps qui est fondamentalement la physique de quelque chose qui nexiste pas. Je ne me souviens pas de qui il sagit, une célébrité en fait, mais la personne éprouve un peu une anomalie, une condition «médicale» et elle na pas une perception du temps comme le reste dentre nous (quel que soit le% de la race humaine).
Tout comme certaines personnes nont pas de réflecteurs dappétit qui leur disent quand ils ont suffisamment mangé (des gens en sont morts) la personne que joublie qui ne peut pas juger du temps. Alors, sont-ils dysfonctionnels ou plus en phase avec la nature que certains?
Je ne pense pas que les animaux aient une perception du temps. Je pense quils perçoivent les événements et peuvent sen souvenir (en fait et étrangement, des expériences ont prouvé que les oiseaux peuvent transmettre des « souvenirs » de personnes menaçantes spécifiques à leur progéniture et les enfants réagissent en conséquence aux personnes sans les rencontrer auparavant) – cependant seuls les humains ont une conception abstraite du temps comme une « chose ».
En fait Henry IV le protagoniste de Shakespeare se moque dun imbécile parce quil se réfère abstraitement au temps. Le genre de morale est que les gens qui ont le temps de sinterroger sur le temps ne réalisent pas grand-chose. Cela a été écrit il y a 400 ans et maintenant (riant de moi-même) je fais la même chose. Donc je suppose que je ne gagnerai plus après ça petite réponse.
Récemment, en écoutant Julian Barbour (qui a donné une solution au problème des trois corps), il dit en quelque sorte la même chose. Il nous dit que le temps que nous voyons est une sorte de restes dévénements qui ne correspondent pas parfaitement. Comme si vous êtes censé rencontrer un ami et quil arrive au lieu de rendez-vous après que vous puissiez commencer à remarquer le passage de temps. Si vous vous étiez rencontrés simultanément, votre esprit aurait pu rester pleinement engagé dans la vie et le temps naurait pas été important.
Pour donner un exemple similaire, un mec a dit quil avait rencontré une fois Bruce Lee (lartiste martial) dans un ascenseur et quils ont commencé à discuter de Kung Fu. Ils sont arrivés au même étage alors ils ont essayé quelques mouvements. La prochaine fois que le mec regarda sa montre, il était 7 heures du matin. Il est entré dans lascenseur à 22 h 35, donc le temps disparaît lorsque nous ne le regardons pas.