O que é o tempo, ele flui e, em caso afirmativo, o que define sua direção?

O que os físicos querem dizer com tempo?

Começaremos com a pergunta fácil o que os físicos querem dizer com tempo .

Observe que é fácil confundir os conceitos de tempo e o fluxo do tempo . Quando os não físicos falam sobre o tempo, eles geralmente se referem ao fluxo do tempo, ou seja, o fato de que na experiência humana o tempo flui inexoravelmente para a frente (a um segundo por segundo). Continuaremos com isso, mas por agora vamos ignorar a questão de por que o tempo flui e apenas abordar o que o tempo significa para um físico.

Se você deseja localizar alguma posição no espaço, um método é para configurar alguns eixos, por exemplo $ x $ , $ y $ e $ z $ eixos, e você pode então identificar exclusivamente qualquer ponto no espaço por suas coordenadas $ (x, y, z) $ .

Para distinguir entre eventos que acontecem no mesmo ponto no espaço, mas em momentos diferentes precisamos especificar quando um evento aconteceu, bem como onde aconteceu, então adicionamos uma coordenada de tempo $ t $ . Os eventos podem ser localizados exclusivamente por suas coordenadas de espaço-tempo $ (t, x, y, z) $ . Para um físico, o tempo é apenas uma coordenada usada para especificar eventos no espaço-tempo. Na figura 1 acima, temos um eixo $ x $ estendendo-se de $ – \ infty $ a $ \ infty $ , um eixo de $ y $ estendendo-se de $ – \ infty $ a $ \ infty $ e um eixo $ z $ estendendo-se de $ – \ infty $ para $ \ infty $ . A estes, um físico adiciona um eixo $ t $ estendendo-se de $ – \ infty $ a $ \ infty $ , e é isso que é o tempo – apenas uma coordenada.

Mas a experiência cotidiana nos diz que o tempo é especial – certamente diferente do espaço – então o que justifica a visão do físico de que o tempo é apenas uma coordenada? Para entender isso, comece com o tempo no mundo cotidiano, conforme descrito pela mecânica newtoniana.

Suponha que eu configurei um sistema de coordenadas comigo mesmo na origem, $ x $ para o leste, $ y $ para o norte e $ z $ diretamente para cima. Para o tempo, vou usar meu relógio de pulso. E suponha que você faça o mesmo, mas digamos que você esteja em um país diferente do meu. Nossos dois conjuntos de coordenadas não correspondem, porque nossos eixos leste, norte e superior apontam em direções diferentes.

Ou suponha que você esteja se movendo em relação a mim. Mesmo ignorando a curvatura da superfície da Terra, nossas coordenadas não corresponderão porque sua origem está se movendo constantemente em relação à minha origem – o que parece estar estacionário para mim está se movendo em suas coordenadas e vice-versa .

Portanto, as coordenadas espaciais são dependentes do observador. No entanto, o tempo é absoluto. Supondo que ambos usemos Horário de Greenwich e (ou algum outro padrão semelhante), nós sempre concordaremos com a hora, não importa onde estejamos na Terra ou como estiver movendo-se um em relação ao outro. Na mecânica newtoniana, o tempo é especial por esse motivo, então faz sentido considerá-lo separadamente do espaço.

No entanto, desde 1905, sabemos que para descrever adequadamente o mundo ao nosso redor temos que usar a relatividade especial, e na relatividade, o tempo não é o mesmo para todos os observadores. Vamos voltar à mecânica newtoniana comum por um momento e supor que você esteja se movendo em relação a mim ao longo do eixo $ x $ em alguma velocidade $ v $ .Se desenharmos meu tempo $ t $ e posicionarmos $ x $ eixos e sua $ t $ e $ x $ eixos que se pareceriam com:

Nossos dois eixos de tempo apontam na mesma direção, então ambos concordamos sobre o que isso significa para definir um eixo de tempo. Mas agora suponha que você esteja se movendo em velocidade relativística $ v $ e desenhe o mesmo diagrama.

Quando incluímos a relatividade especial, nossos eixos não apontam mais na mesma direção. Se eu desenhar meu eixo do tempo diretamente para cima, em relação a mim, o seu eixo do tempo é girado por um ângulo $ \ theta $ dado por:

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

Portanto, a direção do seu tempo é uma mistura do meu tempo e direções de espaço . Você veria exatamente o mesmo – se desenhar seu eixo do tempo diretamente para cima, verá meu eixo do tempo girado em $ – \ theta $ . Na verdade, temos diferentes definições de tempo e, de fato, é por isso que obtemos dilatação do tempo na relatividade.

O ponto de tudo isso é que na relatividade o tempo não é definido de maneira única. Quando consideramos as coordenadas usadas por diferentes observadores, descobrimos que o tempo e o espaço se confundem. O tempo não é mais distinto do espaço, e é por isso que os físicos o tratam como apenas uma das quatro coordenadas que juntas formam o espaço-tempo de quatro dimensões.

Como o tempo flui?

O anterior A seção explicou o que os físicos entendem por tempo, mas não mencionou o fluxo do tempo. Isso ocorre porque, na relatividade, o tempo não flui – mais precisamente, o fluxo do tempo não existe como um conceito.

Isso vai exigir algumas explicações, então deixe-me tente usando um exemplo simples. Suponha que eu lance uma bola para você e você a pegue. A experiência cotidiana nos diz que o tempo flui para a frente e, ao fazê-lo, a bola sobe de minha mão e depois cai em sua mão. Se representarmos graficamente a altura da bola, $ h $ , em relação ao tempo, $ t $ , nós obterei algo como:

Na física newtoniana, isso tem uma bela interpretação simples: o tempo flui para a frente e a altura é uma função do tempo. Podemos escrever a altura como $ h (t) $ . Mas agora deixe-me desenhar um gráfico diferente. Vou representar graficamente a altura da bola, $ h $ , em relação à distância, $ d $ , a bola se desloca horizontalmente enquanto se move de mim para você:

Isso se parece muito com o gráfico anterior e, de fato, posso escrever a altura da bola em função da distância horizontal percorrida, $ h (d) $ . Mas não diríamos que a distância $ d $ flui para a frente e a altura muda com isso, porque, bem, o tempo é diferente da distância. Os dois gráficos são apenas visualizações diferentes de um gráfico quadridimensional que mostra a trajetória da bola no espaço-tempo (vou desenhar apenas três dimensões porque não posso fazer 4D gráficos):

Na seção anterior, fui longe para explicar que o tempo é apenas uma coordenada, como as coordenadas espaciais, portanto, este gráfico não mostra o tempo fluindo mais do que a distância ou a altura estão fluindo. A trajetória da bola é apenas uma linha em um 4D.

Na relatividade, chamamos gráficos como as linhas do mundo acima, onde a linha do mundo é apenas o conjunto de todos os pontos do espaço-tempo $ (t, x, y, z) $ que a bola ocupa durante sua trajetória. Esta linha de mundo é um objeto fixo no espaço-tempo de quatro dimensões – não muda com o tempo. Tudo o que muda é a posição da bola na linha mundial. É por isso que dizemos que o tempo não flui. O tempo é apenas uma das quatro dimensões que a linha do mundo ocupa.

Na verdade, qualquer propriedade física, pressão de um gás, força de um campo gravitacional ou o que quer que seja, pode ser escrita como uma função nas quatro dimensões do espaço-tempo, $ F (t, x, y, z) $ . Escrito desta forma, o objeto geométrico $ F $ existe em todo o espaço e em todo o tempo – não é algo que evolui no tempo mais do que é algo que evolui no espaço.Em princípio, poderíamos ter alguma função que representasse todo o universo, $ \ mathcal {F} (t, x, y, z) $ , e isso existiria para todos valores de $ t $ , $ x $ , $ y $ e $ z $ . Essa ideia (ou uma série de ideias semelhantes) é chamada de bloco de universo – a ideia de que todo o universo existe simultaneamente e o tempo não flui.

Neste ponto, devo observar que muitos físicos, e eu acho que a grande maioria dos não físicos, diria que isso é apenas trapaça matemática e é um absurdo dizer que o tempo não flui. Não vou fazer nenhum comentário, exceto para dizer que isso nos leva à última de nossas perguntas.

Por que existe uma flecha do tempo?

Embora matematicamente convincente a ideia de um universo em bloco pode ser, o fato é que nossa experiência cotidiana nos diz que:

1. o tempo flui

2. ele flui em uma direção – para a frente e nunca para trás

Então, como podemos reconciliar isso com a ideia de um universo em bloco? Muitos físicos têm pensado muito sobre isso, e há muitas visões diferentes. No entanto, há um certo consenso de que está relacionado à entropia . Na verdade, isso está encapsulado na segunda lei da termodinâmica, que afirma grosso modo que, para qualquer sistema isolado, a entropia apenas aumenta.

Considere algum mecanismo. Não vamos nos preocupar exatamente com o que é, por exemplo, pode ser algo mecânico, uma nuvem de gás interestelar ou um cérebro humano. Quando falamos sobre o fluxo do tempo para a frente, queremos dizer que o estado da máquina muda em uma direção específica, por exemplo, um relógio avança e a segunda lei da termodinâmica nos diz que ele muda na direção do aumento da entropia.

Supondo que o cérebro humano seja apenas um mecanismo, ele muda na direção do aumento da entropia, assim como qualquer outro mecanismo. Mas se a consciência é o resultado da mudança do cérebro, segue-se que qualquer ser consciente observará mecanismos que mudam na direção do aumento da entropia. Esta não é tanto uma lei física, mas uma correlação. Visto que nossos cérebros mudam na mesma direção (de entropia crescente) que tudo o mais, isso significa que eles necessariamente observarão que tudo está mudando nessa mesma direção. Chamamos essa direção de tempo crescente.

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Se eu tivesse uma opinião pessoal, eu diria que tudo parece um pouco banal – bom demais para ser verdade – e parece uma explicação suspeitamente simples para algo tão complicado quanto o universo. No entanto, não tenho sugestão melhor a fazer. Na verdade, não acho que alguém tenha uma sugestão melhor, ou pelo menos não uma melhor o suficiente para convencer grande parte da comunidade da física.

Comentários

• Tenho um pequeno problema aqui: se o tempo e o espaço são ” equivalentes ” então por que para qualquer dado há apenas um ponto na linha do mundo, enquanto para um determinado valor de x pode haver 0, ou 1, ou muitos pontos da linha do mundo.
• Não temos nenhum exemplo conhecido de detecção de qualquer fenômeno físico que não seja contínuo em Tempo. O que você descreveu será um objeto muito estranho que existe simultaneamente em vários locais em um quadro
• Ótima resposta, mas eu ‘ gostaria de fazer um pequeno comentário sobre a bola e a linha do mundo. Você diz ” a linha do mundo não ‘ t muda com o tempo, tudo que muda é a bola ‘ s posição na linha mundial “. Acho que isso contradiz a mensagem geral; seria mais próximo do ponto de vista físico dizer que a bola é a linha do mundo, tudo de uma vez. Se você disser que a bola se move, não ‘ se livrou do ” fluxo do tempo ” conceito.
• Tenho uma dúvida nisso. Posso manter a posição de um objeto em (x, y, z), mas não posso ‘ manter a coordenada de tempo. Então, como você explicaria que o tempo é o mesmo que os outros 3 eixos aqui neste caso?
• Boa resposta até ” Supondo que o cérebro humano seja apenas um mecanismo , ele muda na direção de aumentar a entropia, assim como qualquer outro mecanismo. ” Veja, o cérebro é um subsistema, mais ordenado do que o ambiente – o que é perfeitamente legal. A vida é ordem que produz desordem. Portanto, ligar nossa forma física à nossa percepção do tempo exigirá mais reflexão. Não dizendo que não pode ‘ ser feito.

O que é o tempo?

Como disse Einstein, o tempo é o que os relógios medem . E se você der uma olhada no que um relógio realmente faz, se você abrir um relógio e dar uma olhada científica fria nas evidências empíricas, verá engrenagens girando ou um cristal oscilando. Você verá que o relógio apresenta algum tipo de movimento cíclico regular junto com algo como engrenagens ou um dispositivo de contagem, e dá algum tipo de exibição cumulativa do que chamamos de “o tempo”. No entanto, tudo o que realmente aconteceu é que as engrenagens, etc., se moveram , e a mão grande se moveu junto com a mão pequena. Depois de perceber isso, a relatividade especial é simplificada particularmente quando você pensa na natureza ondulatória da matéria. A taxa máxima de movimento é a velocidade da luz, então o movimento macroscópico através do espaço necessariamente resulta em uma redução na taxa de movimento local. Veja a inferência simples de dilatação do tempo na Wikipedia.

Ele flui?

Não, não. A água flui. Você pode vê-la fluir. Mas quando você tenta ver o tempo fluindo , tudo o que consegue ver são engrenagens girando ou um cristal oscilando. A noção de que o tempo flui é apenas uma figura de linguagem, uma abstração. A luz se move, os planetas se movem, o sangue se move, os sinais eletroquímicos se movem, as engrenagens se movem. Tudo se move e você pode ver esse movimento. Mas você não consigo ver o tempo fluindo. Porque não. Um relógio não é um medidor de gás cósmico que mede o fluxo do tempo. Abra um medidor de gás e você verá o gás fluindo por ele. Abra um relógio e você não encontre o tempo fluindo através dele.

e se sim, o que define sua direção?

Não há tempo direção. Isso também é uma abstração. Você pode apontar nesta direção? Não. Você pode se mover nesta direção do tempo? Não. Como o tempo é apenas uma medida cumulativa do movimento, você não pode se mover através de uma medida de movimento e não há direção você pode pegar.

O que os físicos querem dizer com tempo?

Mais os físicos têm o mesmo significado que qualquer outra pessoa. Mas alguns dirão que é uma coordenada, que é outra coisa abstrata, em vez de algo associado a movimento ou mudança.

Comentários

• A física sem tempo é realmente mais simples e se encaixa muito melhor com a relatividade e a física quântica. Eu não ‘ não acho que este seja o problema com sua resposta. Para mim, parece muito simplificado, a ponto de ‘ meio que enganoso. Por exemplo, claro, o tempo é o que os relógios medem. Mas o que é que nos leva a desenvolver relógios cada vez mais precisos? Obviamente, devemos ter uma maneira de medir a precisão dos relógios. Os planetas se movem? Bem … eles têm impulso. Mas além disso, eles ‘ ainda estão ocupando alguns pontos específicos no espaço-tempo. Momentum é direcional – no espaço e no tempo.
• O argumento de ver o fluxo do tempo também não ‘ funciona muito bem (e novamente, eu ‘ estou bastante convencido de que física menos tempo é a melhor explicação aqui). Se ‘ nos movêssemos com o mesmo fluxo do tempo que tudo ao nosso redor, como seríamos capazes de perceber o fluxo? É ‘ como estar em um enorme moinho que carrega o mundo inteiro para frente – você não pode ‘ perceber o movimento, porque tudo está se movendo no mesmo ritmo. Finalmente, qual ‘ é a diferença entre ” o tempo é uma medida de movimento e mudança ” e ” o tempo é uma coordenada, e o movimento e a mudança envolvem essa coordenada “?
• @ Luaan: there não é uma esteira. Não há movimento no tempo. O fluxo do tempo é apenas uma figura de linguagem. Algum ponto no espaço-tempo é uma coisa abstrata. Essa é a coordenada do tempo. Vivemos em um mundo de espaço e movimento. Essa ‘ é a realidade objetiva empírica. É ‘ tão simples.
• Essa resposta vai longe demais. Sim, é ‘ óbvio que as coisas que usamos dentro de nosso cérebro para melhor nos adaptarmos ao ambiente não são as coisas que realmente existem em nosso ambiente (” mapa não é território “). Portanto, ” tempo ” pertence à mesma categoria que ” desemprego ” ou ” law ” ou ” número 7 “. sim. Mas então a resposta abandona o assunto como se fosse tudo para dizer. Não, não e não!Se vou mapear coisas dentro do meu cérebro, ainda preciso inventar, usar e discutir conceitos como desemprego, lei, número 7 etc., e também tempo e flecha do tempo. São brinquedos extremamente úteis dentro de nossos cérebros.
• A analogia do fluxo de água me deixa desconfortável. Você diz que a água flui e que você pode vê-la fluir. Mas você só o vê fluir com o passar do tempo. Se o tempo fosse ” pausado “, o fluxo de água também faria uma pausa e você não veria nenhum fluxo. A expressão ” fluxos de água ” implica o fluxo do tempo, mesmo que você não possa observá-lo diretamente. A meu ver, você tem que tomar os dois ou nenhum. Se o tempo não ‘ flui, então você não pode ‘ realmente dizer que a água flui – tudo que você pode fazer é descrever a posição do água em termos de várias coordenadas de espaço-tempo.

Tudo bem, deixe-me tentar:

• O que os físicos querem dizer com tempo? Deixe-me começar com uma citação de Hermann Weyl:

O mundo simplesmente é , não acontecer . Apenas com o olhar da minha consciência, subindo ao longo da linha de vida do meu corpo, uma seção deste mundo ganha vida como uma imagem fugaz no espaço que muda continuamente no tempo.

Quando ele escreve “O mundo simplesmente é “, ele obviamente não está usando é no sentido de “existir no tempo”. O tempo (como indicado na citação) passa a existir por meio de nossa consciência (que divide o mundo em passado e futuro, mas que na realidade “estão” apenas lá), que “sobe” ao longo da linha de vida de nosso corpo. Uma analogia seria um órgão de barril junto com um rolo de música de papel pontuado. Nós somos o órgão de tambor (consciência) e nos movemos ao longo do rolo (o mundo que simplesmente é), produzindo assim a música que já está presente em sua totalidade no rolo. Isso também foi o que Einstein pensou:

Para nós, que somos físicos convictos, a distinção entre passado, presente e futuro não tem outro significado senão o de uma ilusão, embora tenaz.

Acho que é assim que a maioria dos físicos pensa o tempo (o surgimento, por meio de nossa consciência do movimento de um mundo que simplesmente é; o passado , presente e futuro coexistem). Mas com certeza, há alguns (ou muitos, eu não investiguei) que pensam que o tempo existe objetivamente.

Porque por da mesma forma, podemos dizer que é o mundo que está continuamente mudando e não a priori “simplesmente é”. Nossa consciência percebe este mundo em constante mudança como um mundo em que há tempo. Ou, na analogia do órgão de barril, não estamos nos movendo ao longo do rolo da música, mas o rolo da música se desdobra diante de nós (sem que toda a música já esteja lá).

O tempo seria então constituído pelo constante alterar as configurações de todas as partículas elementares. Acho que se pode dizer que o tempo é um fenômeno emergente do comportamento coletivo de partículas verdadeiramente elementares para as quais o tempo não existe. Como pode o tempo existir para uma partícula verdadeiramente elementar se ela sempre permanece a mesma? Em outras palavras, como pode envelhecer? O envelhecimento, um bom exemplo de tempo, emerge do comportamento coletivo das partículas elementares.

• Como o tempo flui? Não posso responder porque o tempo não pode fluir. Que é, eu acho, como a maioria dos físicos pensa. As partículas elementares móveis das quais o tempo emerge obviamente podem fluir. espaço, com o qual o tempo forma um espaço-tempo absoluto. Subjetivamente, pode-se perceber o tempo como “fluindo” muito lentamente (quando se passa um momento ruim) ou muito rápido (“o tempo voou muito rápido quando nos beijamos”), mas essa é uma questão de palavras. Ou observe a situação quando você sonha: o relógio ao lado da sua cama diz que cinco minutos se passaram, mas no seu sonho, parecia que muito mais tempo se passou. Para os animais, a percepção do tempo também pode ser muito diferente. Mas isso de lado. Portanto, a resposta à sua pergunta é que o tempo não pode fluir no sentido usual. O que significa que também não tem uma direção.

• Por que existe uma seta do tempo? Primeiro, deixe-me enfatizar que a seta do tempo não implica que o tempo tenha uma direção. A seta não aponta para um ponto no espaço. A seta não aponta do passado para o futuro, porque o tempo obviamente não tem direção no tempo. A seta do tempo significa apenas que o passado é diferente do futuro, e uma seta é uma boa analogia para resolver isso. Portanto, a pergunta que você faz é de fato: “Por que o passado é diferente do futuro?“De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o comportamento coletivo de todas as partículas do Universo é tal que as partículas tendem a se configurar cada vez mais desordenadas (se a configuração inicial não estiver em um estado desordenado máximo). Agora, por definição, o passado do Universo se encontra em um estado mais ordenado do que o futuro se encontra. Você pode se perguntar o que aconteceria se os movimentos de todos os campos de partículas fossem invertidos (o que pode ser feito apenas na mente, mas o falecido Stephen Hawkins pensou uma vez que isso aconteceria se o Universo mudasse de expansão para contração, um pensamento que ele mais tarde felizmente admitiu que era errado). Algo para pensar sobre!

• Se você quiser uma resposta curta, então:
  • Os físicos se referem principalmente a um eixo de coordenadas, quando falam sobre o tempo. Também na teoria da relatividade , estamos medindo o tempo em metros!
• Como o tempo flui?
  • Eu diria antes: como passa. Na teoria da relatividade, “ presumimos ” que o tempo está passando à velocidade da luz . Definimos a direção do tempo por essa “ definição “:
    • A direção da passagem do tempo é a mesma direção onde a entropia cresce. Se você não sabe o que é entropia, então, em poucas palavras, a entropia é uma medida da desorganização da matéria. Então o tempo está passando na direção em que a desorganização das partículas em nosso universo aumenta.

Foi um curto resposta e não era extremamente preciso, mas se você quiser uma explicação mais profunda sobre essas coisas, pode ler muitos livros e assistir a muitos vídeos no youtube sobre este tópico. Espero que minha resposta tenha sido útil.

Vou adotar um ponto de vista diferente de outras respostas. O fluxo do tempo pode ser usado na relatividade.

Algumas respostas acima e esta resposta para Será que realmente leva um tempo infinito (observador) para alguém cair em um buraco negro? ponto a tempo como no Bloco Universo . O espaço-tempo é um bloco 4D imutável. O tempo não flui.

De acordo com esta resposta para Understan identificando fenômenos emergentes no universo em bloco. (Pergunta reordenada) , para um fluxo de tempo existir, teria que haver um parâmetro fisicamente significativo $ \ lambda $ que definiria o fluxo via $ dt / d \ lambda $ no bloco 4D. Não há fluxo. As pessoas definem um parâmetro afim como esse o tempo todo na relatividade geral, mas não tem nenhum significado físico.

Nesse ponto de vista, sou algo como um rolo de filme. Cada quadro sou eu em um momento específico. Cada quadro existe independentemente, independentemente de qual quadro é ” agora ” ou se o filme está sendo reproduzido ou não. Em cada quadro, estou em um estado que sente o fluxo do tempo e me lembra do passado.

No entanto, como esta resposta para Como a posição de uma partícula pode ser aleatória e incerta na mecânica quântica se ela já é pré-determinada na relatividade? deixa claro, essa visão não significa o futuro é predeterminado de uma forma que é incompatível com a mecânica quântica. No entanto, as funções de onda e medições da mecânica quântica resultam, os eventos resultantes podem ser dispostos em um bloco de espaço-tempo 4D. O bloco é uma maneira conveniente de visualizar eventos para a relatividade.

Muitos físicos adotam a visão de que o Universo em bloco é a forma como o universo funciona. Mas, como John Rennie disse em sua resposta, há outras visões de que isso é apenas trapaça matemática e que o tempo realmente flui.

Por exemplo, as simulações numéricas relativísticas gerais costumam usar o formalismo ADM para começar com uma condição inicial sobre e calcular estados futuros. O espaço-tempo é dividido em folhas espaciais rotuladas por t. O tensor métrico 3D para cada folha é usado como uma variável dinâmica, junto com seu momento conjugado. Um hamiltoniano pode ser derivado e equações de movimento. Os estados futuros podem ser calculados sem conhecê-los de antemão.

Tudo isso mostra que o Universo em Bloco é compatível com a física como a conhecemos, apesar de violar o bom senso. Mas o Bloco Universo não é necessário.

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Parte da visão do senso comum do tempo é que ele flui. O presente é tudo o que existe. O futuro ainda não aconteceu. O passado acabou e se foi. Eu gostaria de argumentar que isso também é compatível com a relatividade.O fluxo do tempo não é exigido pela relatividade, mas se existe, não faz mal à teoria. Para fazer isso, analisarei um pouco mais a fundo o que significa simultaneidade.

A luz viaja a $ 3 \ vezes 10 ^ 8 $ m / s. Ficamos confortáveis com $ 3 $ m / s. Achamos a física relativística contra-intuitiva.

Considere um mundo onde o movimento mais rápido é $ 3 \ vezes 10 ^ {- 8} $ m / s . Isso é cerca de 1 m / ano, a velocidade de uma geleira. Os físicos do mundo glaciar se movem muito devagar para ver os efeitos do movimento com os quais estamos confortáveis. Podemos aprender sobre nossas dificuldades conceituais observando o que eles acham contra-intuitivo sobre a física cotidiana.

Na física clássica do mundo glaciar, cada objeto tem uma propriedade fixa intrínseca chamada posição. Cada observador concorda com a posição de um determinado objeto. A posição pode ser usada como a identidade do objeto.

No entanto, medições precisas ou medições em longos intervalos de tempo mostram que a posição muda com o tempo. Isso leva a conceitos contra-intuitivos como a ” falha de sameplaceity ” e ” velocidade “.

Isso geralmente pode ser ignorado. Mas observadores viajando em velocidades diárias veriam efeitos estranhos. Os físicos da geleira Bob e Alice concordam que ambos têm a posição $ x_0 $ no momento $ t_0 $ . Em $ t_1 $ , Bob diz que tem a posição $ x_0 $ , exatamente como seria de esperar. Da mesma forma, Alice diz que tudo está normal com ela. Mas Bob diz que Alice está em $ x_1 $ .

Isso leva à confusão. Nem Bob nem Alice mudaram sua posição imutável. E, no entanto, eles estão agora em duas posições diferentes. Essas posições são de alguma forma iguais? É de alguma forma possível ocupar duas posições ao mesmo tempo?

Temos uma confusão semelhante sobre o fracasso da simultaneidade. Consideramos o tempo absoluto. Um tempo $ t_0 $ identifica exclusivamente uma fatia do espaço-tempo. Quando $ t_0 $ é agora, todos os eventos naquela fatia têm seu momento de existência. O estado do universo é especificado exclusivamente por $ t_0 $ . Todos os observadores concordam com isso. O fluxo do tempo é a progressão do estado universal da causa para o efeito. É por isso que o fluxo do tempo faz sentido.

No entanto, as medições mostram que a velocidade da luz é constante. Isso leva ao fracasso da simultaneidade. Os físicos do dia-a-dia Robert e Alicia se superam em velocidade relativística. Ambos escolhem sistemas de coordenadas que concordam em passar em $ (x_0, t_0) $ . Eles olham para o evento que Robert vê como $ (x_1, t_0) $ . Robert diz que está tendo seu momento de existência agora. Alicia diz que o mesmo evento já aconteceu ou ainda não aconteceu. Isso leva à confusão. Um evento acontece em dois momentos diferentes.

O Block Universe é uma maneira de contornar isso. Se um evento existe em dois momentos diferentes. tempos, não deve ter uma existência momentânea. Deve existir sempre que for o momento de existir em qualquer quadro de referência. Isso preserva a noção de que todos os eventos em uma fatia do espaço-tempo definida por um tempo existem naquele tempo. No entanto, destrói a noção de tempo que flui. Uma sucessão de eventos não passa a existir e desaparece. Todo o bloco de eventos em todo o espaço-tempo existe apenas estaticamente.

Outra maneira é deixar ir da noção de que a simultaneidade é absoluta. Cada objeto segue uma linha de mundo onde o tempo flui. Cada evento que o objeto experimenta passa a existir em seu momento e desaparece. Mas não existe uma maneira universal de combinar tempos de eventos separados. A correspondência é tão dependente do movimento quanto combinando a posição de eventos separados .

Este é um obstáculo conceitual muito mais difícil para nós do que qualquer outra coisa na relatividade especial. Estamos acostumados a Robert ver dois eventos como o mesmo lugar, mas Alicia os vê como diferentes por causa de seu movimento. Mas Robert vendo dois eventos ao mesmo tempo e Alicia vendo-os como diferentes por causa de seu movimento viola nossa noção do que é o tempo. É difícil se acostumar com a ideia de que o tempo não é o que pensávamos que era.

Isso não muda o que é simultaneidade na relatividade. A simultaneidade de dois eventos separados medidos em um referencial inercial particular pode ser inferida. Robert, sentado em $ x_0 $ , sempre pode contar com seu relógio em $ x_0 $ para ser uniforme. Ele envia um pulso de luz que se reflete em um evento em $ x_1 $ e retorna. Ele registra os tempos de envio e retorno.A velocidade da luz é constante, então o pulso passa metade do tempo saindo e metade retornando. A reflexão é, portanto, simultânea com o evento que Robert experimentou no meio do caminho.

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A diferença entre os pontos de vista Block Universe e Flowing Time é puramente filosófica. Ambos usam os mesmos diagramas de espaço-tempo, fazem os mesmos cálculos e chegam às mesmas respostas. Um ponto de vista considera o diagrama de espaço-tempo como um bloco de eventos estaticamente existentes. O outro o considera como uma coleção de histórias vagamente combinadas.

Ambas as noções de tempo são diferentes da noção de senso comum. Não conheço nenhum experimento que possa distinguir essas interpretações do tempo. Use o que o deixar mais confortável.

No entanto, há uma diferença. O Universo em Bloco não inclui a progressão de estado de do início ao tempo posterior. Deve ser adicionado. Há alguma questão de como motivá-lo e explicar a direção. O Fluxo do Tempo não explica esta progressão. É apenas presumido.

Claro John Rennie “s a resposta está certa, assim como a resposta de John Duffield “. Ambas as respostas estão corretas na maioria das vezes e são técnicas. Mas deixe-me tentar explicar de uma forma mais simples. Então, por favor, deixe-me tentar adicionar algo explicando de uma forma realmente simples e compreensível e comparando as duas respostas onde elas estão de acordo e onde não.

1. O que é o tempo?
   Por John Rennie:

   é o que os físicos querem dizer, por definição do vetor quatro, e que o tempo é uma coordenada naquele sistema de quatro dimensões que chamamos de espaço-tempo.

   Por John Duffield:

   é o movimento das peças do relógio.

   Ambos estão certos. Mas ambos tentam ver de outro ângulo. Vamos examiná-los um por um, tentando unificá-los.

A primeira resposta diz que o universo está configurado dessa forma e o vetor quatro está configurado de forma que o tempo como uma dimensão seja apenas outra dimensão como as 3 dimensões espaciais que percebemos facilmente. Agora, isso está correto e é apenas a medição do espaço-tempo. Isso explica que qualquer movimento (velocidade) nas dimensões do espaço é afetado (e vice-versa) pelo movimento (velocidade) na dimensão do tempo. Se algo se move na velocidade $ c $ no espaço, não deve se mover no tempo (sua velocidade na dimensão do tempo é 0). Se algo se move mais devagar, então a velocidade $ c $ no espaço, deve começar a se mover na dimensão do tempo. Isso é apenas um fato empírico, e é assim que o universo e os quatro vetores são configurados .

Isso também se resume ao universo do bloco, onde todas as “faixas do tempo” já existem, e nós apenas as percebemos conforme “nos movemos” ao longo das coordenadas da dimensão do tempo.

Não existe uma teoria aceita sobre em que tudo consiste e como a massa de repouso é ganha, mas uma teoria é que as partículas sem massa ( glúons ) oscilam na velocidade c em algum confinamento.

Em SR , a dilatação do tempo é, em um exemplo, explicada por um relógio de fótons, com dois espelhos e um fóton movendo-se entre eles (como os oscilantes ) os espelhos (algum confinamento). Portanto, se tomarmos isso como uma analogia, poderíamos dizer que o tempo é o movimento (no espaço) do fóton ou o glúon entre espelhos ou confinamento. Portanto, tudo o que existe pode consistir em pequenos relógios de glúon.

Portanto, a primeira resposta poderia levar a dizer que pelo movimento (oscilação) dos pequenos relógios “glúons e sua velocidade no espaço (oscilando na velocidade $ c $ ) afeta sua velocidade na dimensão do tempo (velocidade 0, tempo congelado). Assim, o vetor quatro mostrará que eles não estão se movendo no tempo.

Mas assim que olharmos para o vetor superior partículas de nível que eles constroem, de alguma forma, por causa do confinamento ganham massa de repouso para as partículas de nível superior, e essas (as partículas de nível superior) desaceleram no espaço. Portanto, devem começar a se mover na dimensão do tempo, e é isso que seus quatro vetores serão mostrados, eles se moverão na dimensão do tempo com velocidade> 0.

Então é aqui que a primeira resposta se conecta à segunda resposta, ela diz que o movimento (velocidade) nas dimensões do espaço afetou o movimento (velocidade) na dimensão do tempo.

A segunda resposta diz que o tempo é apenas o movimento das partes de um relógio. Basicamente, ele concorda com a primeira resposta dizendo que tudo é como um relógio de fóton e que o movimento no espaço afeta o movimento no tempo.

2. O tempo flui? Não, ambas as respostas dizem não, porque não é o tempo fluindo, somos nós nos movendo ao longo das coordenadas da dimensão do tempo.

O a primeira resposta diz explicitamente que estamos nos movendo ao longo da dimensão do tempo e que é mais como um universo em bloco, onde tudo já existe.

A segunda resposta diz que o tempo é apenas partículas em movimento, então o próprio tempo não fluir, mas as partículas estão se movendo e isso é o que percebemos como o fluxo do tempo.

A primeira resposta está certa. É assim que o universo e os quatro vetores são configurados. Deixe-me mostrar por quê a segunda resposta está errada e, para fazer isso, preciso explicar algo que nenhuma dessas respostas menciona.

3. O caso em que nenhuma dessas respostas explica é: se tudo no universo (todas as partículas, energia) não se movesse no espaço (eles seriam estacionários nas dimensões espaciais).

Neste caso, a primeira resposta er diria que com base no vetor quatro, ainda veríamos que tudo se move na dimensão do tempo na velocidade $ c $ . Isso é exatamente o que o vetor quatro diz, e é empiricamente verdadeiro.

A segunda resposta implicaria que, neste caso, uma vez que nada se move no espaço, não percebemos o tempo, e não existe tempo, ele não existe. Mas isso não é verdade. A segunda resposta é baseada em um equívoco. Isso implica que as partículas estão se movendo no espaço e que nossa velocidade (que têm massa em repouso) é normal, e que precisaríamos acelerar (nas dimensões espaciais) para a velocidade da luz. Isso não é verdade. Tudo sem massa no universo está se movendo na velocidade $ c $ no espaço (e se movendo na velocidade 0 na dimensão do tempo) imediatamente quando é criado. Uma vez que poderíamos usar a analogia e dizer que tudo consiste em pequenos relógios de fótons (glúons), todos eles se movem no espaço na velocidade $ c $ à medida que são criados. Se eles de alguma forma ganham velocidade para as partículas de nível superior que eles constroem (oscilando em algum confinamento), então eles reduzem a velocidade dessas partículas de nível superior no espaço. Essa é a única maneira de se mover mais devagar do que a velocidade $ c $ no espaço, para diminuir a velocidade. À medida que diminuem a velocidade, ganhando massa, eles (as partículas de nível superior) começam a perceber o tempo como nós (que têm massa em repouso) e começam a se mover na dimensão do tempo também.

Agora, se desacelerarmos tanto para nos tornarmos estacionários no espaço, isso simplesmente não é especial. Ainda estamos nos movendo na velocidade $ c $ na dimensão do tempo. O equívoco que você vê é que você pode pensar que a velocidade 0 no espaço é especial (por considerar seu efeito sobre a velocidade na dimensão do tempo). Não é. A velocidade 0 no espaço é exatamente a mesma (tem efeito sobre a velocidade na dimensão do tempo) como qualquer outra velocidade < $ c $ no espaço. A única velocidade no espaço que tem efeito especial (na velocidade na dimensão do tempo) é a velocidade $ c $ . Mas essa é a única velocidade que as partículas sem massa podem ter e se alguma coisa quiser se mover mais devagar – ela tem que diminuir a velocidade ganhando massa.

Portanto, a segunda resposta está errada, quando diz que as partículas estão se movendo espaço e que é o que percebemos como o fluxo do tempo. Porque, mesmo que nada se movesse no espaço, ainda nos moveríamos na dimensão do tempo com velocidade $ c $ .

Como isso é possível? A única solução é realmente o universo em bloco, onde as versões do nosso universo estão todas existindo na dimensão do tempo e estamos apenas nos movendo ao longo da dimensão do tempo e percebendo a versão real do nosso mundo.

Mas o que faz com que todos percebamos o mesmo universo ao mesmo tempo? Como estamos todos nos movendo juntos ao longo da dimensão do tempo? A resposta é: porque todos nós estamos nos movendo na mesma velocidade (aproximadamente, voando com a Terra enquanto ela se move no espaço) no mesmo campo gravitacional. Assim que saímos do campo gravitacional da Terra, percebemos o tempo em uma taxa diferente (então os restantes na Terra), pois estaremos nos movendo na dimensão do tempo em uma velocidade diferente porque de GR . E assim que voamos com uma velocidade diferente no espaço, (em uma espaçonave veloz) percebemos o tempo de forma diferente (então aqueles que ficaram na Terra) por causa da SR.

Ok, mas como podemos nos mover na dimensão do tempo em velocidades diferentes em primeiro lugar? Como então alguém pode se afastar da Terra e voltar ao mesmo ponto na dimensão do tempo que aqueles que ficaram na Terra? A resposta é que se alguém se afasta da Terra, então sai do campo gravitacional e se move a uma velocidade diferente da da Terra, então essa pessoa se afasta em todas as quatro dimensões.Para voltar ao mesmo ponto em todas as quatro dimensões e encontrar aqueles que ficaram na Terra no mesmo ponto na dimensão do tempo também, ele tem que usar energia extra para compensar a diferença. Caso contrário, essa pessoa só voltaria para a Terra para a mesma localização do espaço, mas nunca para o mesmo ponto na dimensão do tempo que os que ficaram na Terra (uma vez que sua velocidade na dimensão do tempo é diferente). Veríamos isso como se ele tivesse envelhecido menos (ou mais).

Portanto, a primeira resposta está certa, porque mesmo que algo esteja estacionário no espaço, ainda pode estar em um campo gravitacional, e isso muda é a velocidade na dimensão do tempo (em comparação com aquelas fora do campo gravitacional).

Este não é o meu tópico, e não sou um especialista aqui, mas acredito em circunstâncias extras em um buraco negro , o tempo pode até parar (sua velocidade na dimensão do tempo é 0) para aqueles dentro do buraco negro (da visão de um observador distante) , e eles podem parecer estar presos em um determinado ponto na dimensão do tempo. Portanto, pode haver um caso especial quando a velocidade na dimensão do espaço é 0 e na dimensão do tempo também (para um buraco negro não rotativo na singularidade ) . Para começar a se mover novamente na dimensão do tempo, eles teriam que usar energia extra para sair do efeito gravitacional do buraco negro e começar a se mover nas dimensões do espaço e do tempo.

Comentários

• Você pode fornecer um link para a teoria que diz que os glúons não têm massa? Eles não são ‘ fornecidos ‘ sua massa por interação de campo de Higgs? Se eu ‘ estiver errado, ‘ gostaria de saber. Obrigado!
• @omg see en.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle . O modelo padrão ajusta os dados usando a tabela, portanto, por definição, a massa dos glúons é zero no modelo padrão.

Minha pergunta foi eliminada (sendo percebida como um duplicado deste), então vou deixar uma resposta aqui como uma foto de despedida. John Rennie menciona que o tempo flui em uma direção a uma taxa de um segundo por segundo. Isso é bom dizer, mas há um número infinito de variações dessa taxa dentro do nosso Universo sozinho.

Mesmo para nós, como indivíduos, a taxa parece mudar de acordo com o funcionamento do nosso cérebro. Nossos cérebros têm engrenagens diferentes (alfa, beta, gama, delta [e talvez mais] tipos de onda) e, dependendo de qual combinação delas está em processo, o tempo pode parecer mover-se mais lentamente ou rapidamente. Quando estamos multitarefa, queremos diminuir a velocidade e quando estamos entediados, ele parece se arrastar.

Mas já chega de filosofia – estamos falando da física do tempo aqui, que é basicamente a física de algo que não existe. Não consigo me lembrar quem é, na verdade alguma celebridade, mas a pessoa experimenta um pouco de uma anomalia, uma condição “médica” e eles não têm uma percepção do tempo como o resto de nós (qualquer que seja a porcentagem da raça humana).

Assim como algumas pessoas não têm refletores de apetite que lhes dizem quando comeram o suficiente (pessoas morreram por causa disso) a pessoa que esqueci que não pode avaliar o tempo. Então, eles são disfuncionais ou estão mais sintonizados com a natureza do que alguns?

Eu não acho que os animais têm uma percepção do tempo. Acho que eles percebem eventos e podem se lembrar deles (na verdade, e estranhamente, experimentos provaram que os pássaros podem passe “memórias” de pessoas ameaçadoras específicas para seus filhos e as crianças reagem de acordo com as pessoas sem antes conhecê-las) – no entanto, apenas os humanos têm uma concepção abstrata do tempo como uma “coisa”.

Na verdade, em O protagonista, Henrique IV, de Shakespeare, zomba de um tolo porque se refere abstratamente ao tempo. O tipo de moral é que as pessoas que têm tempo para se perguntar sobre o tempo não alcançam muito. Isso foi escrito há 400 anos e agora (rindo de mim mesmo) estou fazendo a mesma coisa. Então, acho que não depois disso. pequena resposta.

Recentemente, ouvindo Julian Barbour (que deu uma solução para o problema dos três corpos), ele meio que disse a mesma coisa. Ele nos diz que o tempo como o vemos é uma espécie de sobra de eventos que não combinam perfeitamente. Como se você fosse encontrar um amigo e ele chegasse ao ponto de encontro depois de você, alguém poderia começar a notar a passagem de tempo. Se você tivesse se encontrado simultaneamente, sua mente poderia ter permanecido totalmente engajada na vida e o tempo não teria importância.

Para dar um exemplo semelhante, um cara disse que uma vez conheceu Bruce Lee (o artista marcial) em um elevador e eles começaram a discutir Kung Fu. Eles chegaram ao mesmo andar, então tentaram alguns movimentos. A próxima vez que o cara olhou para o relógio, eram 7 da manhã. Ele entrou no elevador às 22h35, então o tempo desaparece quando não prestamos atenção.