Vad är tiden, flyter den, och i så fall vad definierar dess riktning?

Vad menar fysiker med tid?

Vi börjar med den enkla frågan vad menar fysiker med tid .

Observera att det är lätt att blanda ihop mellan begreppen tid och tidflödet . När icke-fysiker pratar om tid menar de vanligtvis tidflödet, dvs. det faktum att i den mänskliga erfarenheten flyter tiden obevekligt framåt (med en sekund per sekund). Vi fortsätter med detta, men för närvarande ignorerar vi frågan om varför tiden flyter och tar bara upp tiden för en fysiker.

Om du vill hitta någon position i rymden är en metod att sätta upp några axlar, t.ex. $ x $ , $ y $ och $ z $ axlar, och du kan sedan identifiera varje punkt i rymden med dess koordinater $ (x, y, z) $ .

Att skilja mellan händelser som sker vid samma punkt i rymden men vid olika tidpunkter vi måste ange när en händelse inträffade samt där det hände, så vi lägger till en tidskoordinat $ t $ . Händelser kan sedan lokaliseras unikt med deras spacetime koordinater $ (t, x, y, z) $ . För en fysiker är tiden bara en koordinat som används för att specificera händelser under rymdtiden. I figur 1 ovan har vi en $ x $ axel som sträcker sig från $ – \ infty $ till $ \ infty $ , en $ y $ -axel som sträcker sig från $ – \ infty $ till $ \ infty $ och en $ z $ axel som sträcker sig från $ – \ infty $ till $ \ infty $ . Till dessa lägger en fysiker en $ t $ axel som sträcker sig från $ – \ infty $ till $ \ infty $ , och det är vad tiden är – bara en koordinat.

Men vardaglig erfarenhet säger oss att tiden är speciell – säkert annorlunda än rymden – så vad motiverar fysikens uppfattning att tiden bara är en koordinat? För att förstå denna början med tiden i vardagen som beskrivs av Newtons mekanik.

Antag att jag skapade ett koordinatsystem med mig själv vid ursprunget, $ x $ österut, $ y $ norrut och $ z $ rakt upp. För tiden kommer jag att använda mitt armbandsur. Och antar att du gör detsamma, men låt oss säga att du är i ett annat land än mig. Våra två uppsättningar koordinater matchar inte eftersom våra östra, norra och övre axlar pekar i olika riktningar.

Eller antar att du rör dig relativt mig. Även om vi ignorerar jordytans krökning, kommer våra koordinater inte att matcha eftersom ditt ursprung hela tiden rör sig i förhållande till mitt ursprung – det som verkar vara stillastående för mig rör sig i dina koordinater och vice versa .

Så rumsliga koordinater är beroende av observatören. Men tiden är absolut. Förutsatt att vi båda använder Greenwich Mean Tim e (eller någon annan liknande standard) kommer vi alltid båda överens om tiden oavsett var vi är på jorden eller hur vi än är rör sig relativt varandra. I Newtons mekanik är tiden speciell av den anledningen, så det är vettigt att betrakta det separat från rymden.

Men sedan 1905 har vi vetat att för att korrekt beskriva världen omkring oss måste vi använda särskild relativitet, och i relativitetstiden är inte samma tid för alla observatörer. Låt oss gå tillbaka till vanliga newtonska mekaniker ett ögonblick och antar att du rör dig relativt mig längs $ x $ axeln med någon hastighet $ v $ .Om vi ritar min tid $ t $ och position $ x $ axlar och din $ t $ och $ x $ axlar som de skulle se ut:

Våra två tidsaxlar pekar i samma riktning, så vi är båda överens om vad det betyder för att definiera en tidsaxel. Men antag nu att du rör dig med relativistisk hastighet $ v $ och rita samma diagram.

När vi inkluderar specialrelativitet pekar våra axlar inte längre i samma riktning. Om jag ritar min tidsaxel rakt upp roteras din axel i förhållande till mig med en vinkel $ \ theta $ ges av:

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

Så din tidsriktning är en blandning av min tid och mellanslag riktningar. Du skulle se exakt samma sak – om du ritar din tidsaxel rakt upp ser du min tidsaxel roteras av $ – \ theta $ . I själva verket har vi olika definitioner av tid, och det är faktiskt därför vi får tidsutvidgning i relativitet.

Poängen med allt detta är att tiden i relativitet inte definieras entydigt. När vi tar hänsyn till de koordinater som används av olika observatörer finner vi att tid och rum blandas med varandra. Tiden skiljer sig inte längre från rymden, och det är därför fysiker behandlar den som bara en av de fyra koordinaterna som tillsammans utgör fyra dimensionell rymdtid.

Hur flyter tiden?

Föregående avsnittet förklarade vad fysiker menar med tiden, men nämnde inte att tiden rann. Detta beror på att i relativitetstiden flyter inte tiden – mer exakt tidflödet existerar inte som ett begrepp.

Detta kommer att ta lite förklaring, så låt mig försök med ett enkelt exempel. Anta att jag slänger dig en boll så att du fångar den. Daglig erfarenhet säger oss att tiden flyter framåt och när den gör det stiger bollen upp från min hand och faller sedan ner till din hand. Om vi visar höjden på bollen, $ h $ , mot tiden, $ t $ , vi Jag får något som:

I Newtons fysik har detta en fin enkel tolkning: tiden flyter framåt och höjden är en funktion av tiden. Vi kan skriva höjden som $ h (t) $ . Men låt mig nu rita ett annat diagram. Jag ritar kulans höjd, $ h $ , mot avståndet, $ d $ , bollen rör sig horisontellt när den rör sig från mig till dig:

Detta ser väldigt ut som den tidigare grafen, och jag kan faktiskt skriva kulans höjd som en funktion av det horisontella avståndet, $ h (d) $ . Men vi skulle inte säga att avståndet $ d $ flyter framåt och höjden ändras när den gör det, för tiden är annorlunda än avståndet. De två graferna är bara olika vyer av ett fyrdimensionellt diagram som visar bollens bana under rymdtid (jag tecknar bara tre dimensioner eftersom jag inte kan göra 4D grafer):

I föregående avsnitt gick jag lite långt för att förklara att tiden bara är en koordinat, som de geografiska koordinaterna, så den här grafen visar inte att tiden flyter längre än att avstånd eller höjd flyter. Bollens bana är bara en linje i en 4D.

I relativitet kallar vi grafer som ovanstående världslinjer där världslinjen bara är uppsättningen av alla rumstidspunkter $ (t, x, y, z) $ som bollen upptar under sin bana. Denna världslinje är ett fast objekt i fyrdimensionell rymdtid – det förändras inte med tiden. Allt som förändras är bollens position på världslinjen. Det är därför vi säger att tiden inte flyter. Tiden är bara en av de fyra dimensionerna som världslinjen upptar.

I själva verket kan varje fysikalisk egenskap, tryck från en gas, styrkan hos ett gravitationsfält eller vad som helst skrivas som en funktion i de fyra rymdtidens mått, $ F (t, x, y, z) $ . På det här sättet finns det geometriska föremålet $ F $ i hela rymden och hela tiden – det är inte något som utvecklas i tid mer än det är något som utvecklas i rymden.I princip kan vi ha någon funktion som representerar hela universum, $ \ mathcal {F} (t, x, y, z) $ , och detta skulle existera för alla värden för $ t $ , $ x $ , $ y $ och $ z $ . Denna idé (eller en rad idéer som den) kallas blockuniversum – idén att hela universum existerar samtidigt och tiden inte flyter.

Vid denna tidpunkt bör jag notera att många fysiker, och jag antar att de allra flesta icke-fysiker, skulle säga att detta bara är matematisk skulduggery och det är tull att säga att tiden inte flyter. Jag tänker inte kommentera, förutom att säga att detta snyggt leder oss till den sista av våra frågor.

Varför finns det en tidspil?

Hur matematiskt övertygande jag än är tanken på ett blockuniversum kan vara, faktum kvarstår att vår vardagliga upplevelse säger att:

1. tiden flyter

2. det flyter i en riktning – framåt och aldrig bakåt

Så, hur förenar vi detta med idén om ett blockuniversum? Många fysiker har lagt ner mycket tankar på detta, och det finns många olika åsikter. Det finns dock något av enighet om att det är relaterat till entropi . I själva verket är detta inkapslat i termodynamikens andra lag, som grovt sagt säger att entropi bara ökar för alla isolerade system.

Tänk på någon mekanism. Vi kommer inte att oroa oss exakt vad det är, till exempel kan det vara något mekaniskt, ett interstellärt gasmoln eller en mänsklig hjärna. När vi pratar om tiden som flyter fram menar vi att maskinens tillstånd ändras i en specifik riktning, t.ex. en klocka tikar framåt och termodynamikens andra lag säger oss att den förändras i riktning mot ökande entropi.

Förutsatt att den mänskliga hjärnan bara är en mekanism, ändras den i riktning mot ökande entropi precis som alla annan mekanism. Men om medvetandet är resultatet av att hjärnan förändras, följer det att varje medvetet varelse kommer att observera mekanismer som förändras i riktning mot ökande entropi. Detta är inte så mycket en fysisk lag som en korrelation. Eftersom våra hjärnor förändras i samma riktning (av ökande entropi) som allt annat betyder det att de nödvändigtvis kommer att observera allt förändras i samma riktning. Vi kallar denna riktning för att öka tiden.

---

Om jag får en personlig åsikt skulle jag säga att allt detta verkar lite banalt – för bra för att vara sant – och det verkar en misstänkt enkel förklaring till något så komplicerat som universum. Men jag har inget bättre förslag att göra. Jag tror faktiskt inte att någon har ett bättre förslag, eller åtminstone inte ett bättre nog för att övertyga stora delar av fysikgemenskapen.

Kommentarer

• A har lite problem här: om tid och utrymme är ” motsvarande ” varför för en given t finns det bara en punkt på världslinjen, medan det för ett givet värde på x kan finnas 0, eller 1 eller många punkter i världslinjen.
• Vi har ingen känd förekomst av att upptäcka något fysiskt fenomen som inte är kontinuerligt i tid. Vad du beskrev kommer att vara ett väldigt konstigt objekt som samtidigt finns på flera platser i en ram
• Bra svar, men jag ’ vill kommentera bollen och världslinjen. Du säger ” världslinjen förändras inte ’, allt som ändras är bollen ’ s position på världslinjen ”. Jag tror att detta strider mot det övergripande budskapet. det skulle vara närmare fysikens synvinkel att säga att bollen är världslinjen, allt på en gång. Om du säger att bollen rör sig har du inte ’ inte blivit av med ” tidflödet ” koncept.
• Jag tvivlar på detta. Jag kan behålla en objektposition vid (x, y, z) men jag kan ’ t behålla tidskoordinaten. Så hur skulle du förklara att tiden är densamma som de andra 3 axlarna här i det här fallet?
• Trevligt svar upp till ” Antar att den mänskliga hjärnan bara är en mekanism , det förändras i riktning mot ökande entropi precis som alla andra mekanismer. ” Du förstår, hjärnan är ett delsystem, ett som är mer ordnat än omgivningen – vilket är helt lagligt. Livet är ordning som spottar oordning. Så att koppla vår fysiska form till vår tidsuppfattning behöver mer tanke. Att inte säga att det kan göras ’.

Vad är tiden?

Som Einstein sa är tiden vad klockor mäter . Och om du tittar på vad en klocka faktiskt gör, om du öppnar en klocka och tar en kall vetenskaplig titt på de empiriska bevisen, kommer du att se kuggarna vända eller en kristall som svänger. Du kommer att se att klockan har någon form av regelbunden cyklisk rörelse tillsammans med något som kugghjul eller en räkneenhet, och den ger någon form av kumulativ visning av det vi kallar ”tiden”. Men allt som faktiskt hände är att kuggar etc har flyttat och den stora handen har flyttat tillsammans med den lilla handen. När du förstår detta förenklas speciell relativitet, särskilt när man tänker på materiens vågkaraktär. Den maximala rörelsehastigheten är ljusets hastighet, så makroskopisk rörelse genom rymden av nödvändighet resulterar i en minskning av hastigheten för lokal rörelse. Se enkel slutsats av tidsutvidgning på Wikipedia.

Flyter det?

Nej det gör det inte. Vatten rinner. Du kan se det flyta. Men när du försöker se tiden rinner , kan du bara se kuggarna vända eller en kristall som svänger. Uppfattningen att tiden flyter är bara en talesätt, en abstraktion. Ljus rör sig, planeter rör sig, blod rör sig, elektrokemiska signaler rör sig, kuggar rör sig. Allt rör sig, och du kan se denna rörelse. Men du kan inte se att tiden flyter. Eftersom det inte är det. En klocka är inte någon kosmisk gasmätare som mäter tidens flöde. Öppna en gasmätare och du hittar gas som strömmar genom den. Öppna en klocka och du don t hitta tid som flyter igenom den.

och i så fall vad definierar dess riktning?

Det finns ingen tid riktning. Det är också en abstraktion. Kan du peka i den här riktningen? Nej. Kan du röra dig i den här tidsriktningen? Nej. Eftersom tiden bara är ett kumulativt mått på rörelse kan du inte röra dig genom ett mått på rörelse och det finns ingen riktning du kan ta.

Vad menar fysiker med tiden?

Mest fysiker menar samma som någon annan. Men vissa kommer att säga att det är en koordinat, vilket är en annan abstrakt sak snarare än något som är förknippat med rörelse eller förändring.

Kommentarer

• Tidlös fysik är verkligen enklare och passar mycket bättre med både relativitet och kvantfysik. Jag tror inte ’ att detta är problemet med ditt svar. För mig verkar det bara för förenklat, till den punkt där det ’ är något vilseledande. Till exempel är tiden säker på att klockorna mäter. Men vad är det som får oss att utveckla mer och mer exakta klockor? Uppenbarligen måste vi ha ett sätt att mäta klockornas noggrannhet. Planeter rör sig? Tja … de har fart. Men förutom att de ’ fortfarande bara upptar några specifika punkter under rymdtiden. Momentum är riktad – i rum och tid.
• Argumentet med att se tidens flöde fungerar inte heller ’ (och igen, jag ’ Jag är ganska övertygad om att tidlös fysik är den bättre förklaringen här). Om vi ’ rör oss med samma tidflöde som allt omkring oss, hur skulle vi någonsin kunna uppfatta flödet? Det ’ är som att vara på en enorm trådkvarn som bär hela världen framåt – du kan ’ t uppfattar rörelsen, för allt rör sig i samma takt. Slutligen, vad ’ är skillnaden mellan ” tid är ett mått på rörelse och förändring ” och ” tiden är en koordinat, och rörelse och förändring innebär att koordinaten ”?
• @ Luaan: där är inget löpband. Det finns ingen rörelse genom tiden. Tidsflödet är bara en talesätt. Någon punkt i rymdtiden är en abstrakt sak. Så är den tidskoordinaten. Vi lever i en värld av rymd och rörelse. Att ’ är den empiriska objektiva verkligheten. Det är ’ så enkelt.
• Det här svaret går för långt. Ja, det ’ är ganska uppenbart att saker som vi använder i vår hjärna för att bättre anpassa oss till miljön inte är de saker som faktiskt finns i vår miljö (” karta är inte territorium ”). Därför hör ” tid ” till samma kategori som ” arbetslöshet ” eller ” lag ” eller ” nummer 7 ”. Ja. Men då tappar svaret ämnet som det var allt att säga. Nej, nej och nej!Om jag ska kartlägga saker i min hjärna behöver jag fortfarande att uppfinna och använda och diskutera begrepp som arbetslöshet, lag, nummer 7, etc., och även tid och pil. Det här är extremt användbara leksaker i hjärnan.
• Den vattenflödande analogin gör mig obekväm. Du säger att vatten rinner och att du kan se det rinna. Men du ser det bara flyta med tiden. Om tiden var ” pausad ”, skulle också vattenflödet pausa och du skulle inte se något flöde alls. Uttrycket ” vatten strömmar ” antyder tidens strömning, även om du inte kan observera den senare direkt. Så som jag ser det måste du ta båda eller ingen av dem. Om tiden inte ’ t flödar, kan du ’ t verkligen säga att vatten rinner heller – allt du kan göra är att beskriva läget för vatten i termer av olika rymdkoordinater.

Okej, låt mig också prova:

• Vad menar fysiker med tiden? Låt mig börja med ett citat av Hermann Weyl:

Världen helt enkelt är , det gör det inte hända . Endast i mitt medvetande blick, krypande upp längs min kropps livlinje, kommer en del av denna värld till liv som en flyktig bild i rymden som kontinuerligt förändras i tiden.

När han skriver ”Världen helt enkelt är ” använder han uppenbarligen inte är i betydelsen ”existerar i tiden”. Tiden (som menas i citatet) uppstår genom vårt medvetande (som delar upp världen i ett förflutet och en framtid, men som i verkligheten ”är” bara där) som ”kryper upp” längs vår kropps livlinje. En analogi skulle vara ett fatorgel tillsammans med en punkterad pappersmusikrulle. Vi är fatorganet (medvetandet) och vi rör oss längs rullen (världen som helt enkelt är) och producerar därmed musiken som redan finns i sin helhet på rullen. Detta är också vad Einstein tänkte:

För oss, som är övertygade fysiker, har skillnaden mellan förflutna, nutid och framtid ingen annan betydelse än en illusion, även om den är en ihärdig.

Jag tror att det är så de flesta fysiker tänker på tiden (tillväxten, med hjälp av vårt medvetande om en världs rörelse som helt enkelt är; det förflutna , nuvarande och framtida samexisterar). Men för vissa är det vissa (eller många som jag inte undersökte) som tycker att tiden existerar objektivt.

Eftersom av samma sak kan vi säga att det är världen som ständigt förändras och inte på förhand ”helt enkelt är”. Vårt medvetande uppfattar denna ständigt föränderliga värld som en värld där det finns tid. Eller, i analogi med fatorganet, rör vi oss inte längs musikrullen utan musikrullen utvecklas framför oss (utan att all musiken redan finns).

Tiden skulle då bestå av det ständiga ändra konfigurationer av alla elementära partiklar. Jag tror att man kan säga att tiden då är ett fenomen som uppstår ur det kollektiva beteendet hos verkligt elementära partiklar för vilka tiden inte existerar. Hur kan det finnas tid för en verkligt elementär partikel om den alltid förblir densamma? Med andra ord, hur kan det åldras? Åldrande, ett bra exempel på tid, framgår av det kollektiva beteendet hos elementära partiklar.

• Hur flyter tiden? Jag kan inte svara på det här eftersom tiden inte kan strömma. Vilket är, tror jag, hur de flesta fysiker tänker. De rörliga elementära partiklarna från vilken tid framgår uppenbarligen kan flöda. Genom rum, med vilken tid bildar en absolut rymdtid. Subjektivt kan man uppfatta tiden som ”flyter” väldigt långsamt (när man har dålig tid) eller väldigt snabbt (”tiden flög väldigt fort när vi kyssade”), men det är en fråga av ord. Eller titta på situationen när du drömmer: klockan bredvid din säng säger att fem minuter har gått, men i din dröm verkade det som att mycket mer tid har gått. För djur kan uppfattningen av tid också vara väldigt annorlunda. Men detta åt sidan. Så svaret på din fråga är att tiden inte kan flyta i vanlig mening. Vilket betyder att den inte heller har någon riktning.

• Varför finns det en tidspil? Låt mig först betona att tidens pil inte betyder att tiden har en riktning. Pilen pekar inte mot en punkt i rymden. Pilen pekar varken från det förflutna till framtiden, för tiden har uppenbarligen ingen riktning i tiden. Tidens pil betyder bara att det förflutna skiljer sig från framtiden, och en pil är en bra analogi för att ta itu med detta. Så frågan du ställer är faktiskt: ”Varför skiljer sig det förflutna från framtiden?”Enligt termodynamikens andra lag är det kollektiva beteendet hos alla partiklar i universum sådant att partiklarna tenderar att konfigurera sig alltmer oordning (om den ursprungliga konfigurationen inte är i ett maximalt stört tillstånd). Nu, per definition, befinner sig universums förflutna i ett mer ordnat tillstånd än framtiden befinner sig i. Du kan fråga dig själv vad som skulle hända om rörelserna från alla partikelfält var omvända (vilket bara kan göras i sinnet, men sena Stephen Hawkins tänkte en gång att detta skulle hända om universum skulle förändras från expansion till sammandragning, en tanke som han senare lyckligtvis erkände att det var en felaktig). Något att tänka på!

• Om du vill ha ett kort svar, då:
  • Fysiker menar mest en koordinataxel när de pratar om tid. Även i relativitetsteori mäter vi tid i meter!
• Hur flyter tiden?
  • Jag skulle snarare säga: hur går det. I relativitetsteorin ”antar vi ” att tiden går med ljusets hastighet . Vi definierar tidens riktning med den ” definitionen ”:
    • Riktningen för tidens gång är samma riktning där entropi växer. Om du inte vet vad entropi är är entropi i ett nötskal ett mått på desorganiseringen av saken. Så tiden går i riktningen där desorganiseringen av partiklarna i vårt universum ökar.

Det var kort svara och det var inte extremt exakt, men om du vill ha en djupare förklaring av dessa saker kan du läsa många böcker och titta på mycket videor på youtube om detta ämne. Jag hoppas att mitt svar var användbart.

Jag antar en annan synvinkel än andra svar. Tidflödet kan användas i relativitet.

Några svar ovan och detta svar till Tar det verkligen oändlig (observatör) tid för någon att falla i ett svart hål? peka på tiden som i Blockera universum . Space-time är ett oföränderligt 4D-block. Tiden flyter inte.

Enligt detta svar till Understan ding framväxande fenomen i blockuniverset. (Omformulerad fråga) , för att det ska finnas ett flöde av tid måste det finnas en fysiskt meningsfull parameter $ \ lambda $ som skulle definiera flödet via $ dt / d \ lambda $ på 4D-blocket. Det finns inget flöde. Människor definierar en affinparameter som denna hela tiden i allmän relativitet, men den har ingen fysisk betydelse.

I denna uppfattning är jag något som en filmrulle. Varje ram är jag vid en viss tidpunkt. Varje ram finns oberoende, oavsett vilken bild som är ” nu ” eller om filmen spelas upp eller inte. I varje ram är jag i ett tillstånd som känner tidens flöde och kommer ihåg det förflutna.

Men som detta svar till Hur kan en partikels position vara slumpmässig och osäker i kvantmekanik om den redan är förbestämd i relativitet? gör det klart, denna uppfattning betyder inte framtiden är förutbestämt på ett sätt som är oförenligt med kvantmekanik Men hur kvantmekaniska vågfunktioner och mätningar visar sig, kan de resulterande händelserna läggas ut i ett 4D-rymd-tidsblock. / p>

Många fysiker antar uppfattningen att Blockuniverset är så som universum fungerar. Men som John Rennie sa i sitt svar, det finns andra åsikter om att detta bara är matematisk skulduggery, och att tiden verkligen flyter.

Till exempel använder generella relativistiska numeriska simuleringar ofta ADM-formalismen för att börja med en första förutsättning på och beräkna framtida tillstånd. Rymdtid är uppdelad i rumsliga ark märkta med t. 3D-metriska tensor för varje ark används som en dynamisk variabel, tillsammans med dess konjugerade momentum. En Hamiltonian kan härledas och rörelseekvationer. Framtida tillstånd kan beräknas utan att känna till dem i förväg.

Allt detta visar att Blockuniverset är förenligt med fysiken som vi känner den, trots att den bryter mot sunt förnuft. Men Blockuniverset är inte nödvändigt.

---

En del av sunt förnuft med synen på tiden är att det rinner. Nuet är allt som existerar. Framtiden har inte hänt ännu. Det förflutna är över och borta. Jag skulle vilja framföra att detta också är kompatibelt med relativitet.Tidsflödet krävs inte av relativitet, men om det finns gör det inte teorin någon skada. För att göra det kommer jag att titta lite djupare på vad samtidighet betyder.

Ljus färdas vid $ 3 \ gånger 10 ^ 8 $ m / s. Vi är bekväma på $ 3 $ m / s. Vi finner relativistisk fysik kontraintuitiv.

Tänk på en värld där den snabbaste rörelsen är $ 3 \ gånger 10 ^ {- 8} $ m / s . Detta är ungefär 1 m / år, hastigheten på en glaciär. Glaciärvärldsfysiker rör sig för långsamt för att se effekter av rörelse som vi är bekväma med. Vi kan lära oss om våra begreppsmässiga svårigheter genom att titta på vad de tycker är kontraintuitiva om vardagens fysik.

I klassisk glaciärvärldsfysik har varje objekt en fast, inneboende egenskap som kallas position. Varje observatör är överens om positionen för ett visst objekt. Position kan användas som objektets identitet.

Exakta mätningar eller mätningar över långa tidsintervall visar dock att positionen ändras med tiden. Detta leder till kontraintuitiva begrepp som ” samplingsfel ” och ” hastighet ”.

Dessa kan vanligtvis ignoreras. Men observatörer som reser med vardagliga hastigheter skulle se underliga effekter. Glaciärfysikerna Bob och Alice är båda överens om att de båda har position $ x_0 $ vid tiden $ t_0 $ . På $ t_1 $ säger Bob att han har position $ x_0 $ , precis som man kan förvänta sig. På samma sätt säger Alice att allt är normalt med henne. Men Bob säger att Alice är på $ x_1 $ .

Detta leder till förvirring. Varken Bob eller Alice har förändrat sin oföränderliga position. Och ändå är de nu i två olika positioner. Är dessa positioner på något sätt desamma? Är det på något sätt möjligt att inta två positioner samtidigt?

Vi har en liknande förvirring över misslyckandet med samtidighet. Vi tänker på tiden som absolut. En tid $ t_0 $ identifierar unikt en bit utrymme-tid. När $ t_0 $ är nu, har alla händelser i den delen sitt ögonblick av existens. Universums tillstånd specificeras unikt av $ t_0 $ . Alla observatörer är överens om detta. Tidsflödet är utvecklingen av det universella tillståndet från orsak till verkan. Det är därför tidflödet är vettigt.

Mätningar visar dock att ljusets hastighet är konstant. Detta leder till att samtidighet misslyckas. Vardagliga fysiker Robert och Alicia passerar varandra med relativistisk hastighet. Båda väljer koordinatsystem som överensstämmer med att de skickas till $ (x_0, t_0) $ . De ser på händelsen som Robert ser som $ (x_1, t_0) $ . Robert säger att detta har sin existens nu. Alicia säger att samma händelse redan har hänt eller inte har hänt än. Detta leder till förvirring. En händelse händer vid två olika tidpunkter.

Blockuniverset är en väg runt detta. Om en händelse existerar vid två olika tider, den får inte ha en tillfällig existens. Den måste existera när det är dags för den att existera i någon referensram. Detta bevarar uppfattningen att alla händelser i en bit av rumstid definierad av en tid existerar vid den tiden. Det förstör dock begreppet flytande tid. En följd av händelser uppstår inte och försvinner. Hela blocket av händelser i hela rymdtiden existerar bara statiskt.

Ett annat sätt är att släppa taget av uppfattningen att samtidighet är absolut. Varje objekt följer en världslinje där tiden flyter. Varje händelse som objektet upplever uppstår vid sin tid och försvinner. Men det finns inget universellt sätt att matcha tider för separata händelser. Matchningen upp är lika rörelseberoende som att matcha positionen för separata händelser .

Detta är en mycket svårare begreppsmässig snubblar för oss än någonting annat inom speciell relativitet. Vi är vana vid att Robert ser två händelser som samma plats, men Alicia ser dem som olika på grund av sin rörelse. Men Robert ser två händelser samtidigt och Alicia ser dem som olika på grund av hennes rörelse bryter mot vår uppfattning om vilken tid det är. Det är svårt att vänja sig vid tanken att tiden inte är vad vi trodde den var.

Detta förändrar inte vad som är samtidighet i relativitet. Samtidigheten av två separata händelser mätt i en viss tröghetsreferensram kan härledas. Robert, som sitter vid $ x_0 $ , kan alltid lita på att hans klocka vid $ x_0 $ är enhetlig. Han skickar ut en puls av ljus som reflekterar en händelse på $ x_1 $ och återvänder. Han registrerar utsändnings- och returtiderna.Ljusets hastighet är konstant, så pulsen spenderar halva tiden på att gå ut och hälften återvänder. Reflektionen är därför samtidig med den händelse Robert upplevde vid tiden halvvägs mellan.

---

Skillnaden mellan synpunkterna Block Universe och Flowing Time är rent filosofisk. De använder båda samma rumsdiagram, gör samma beräkningar och når samma svar. En synpunkt betraktar rymd-tid-diagrammet som ett block av statiskt existerande händelser. Den andra betraktar det som en samling av löst matchade historier.

Båda begreppen tid skiljer sig från sunt förnuft. Jag känner inte till något experiment som kan skilja dessa tolkningar av tid. Använd den som gör dig mest bekväm.

Det finns dock en skillnad. Blockuniverset inkluderar inte tillståndets framsteg från tidigt till senare tid. Det måste läggas till. Det finns en viss fråga om hur man motiverar det och förklarar riktningen. Tidens flöde förklarar inte denna progression. Det antas bara.

Naturligtvis John Rennie ”s svar är rätt, liksom John Duffields svar . Båda svaren är mestadels korrekta och tekniska. Men låt mig försöka förklara det på ett enklare sätt. Så snälla låt mig försöka lägga till något genom att förklara det på ett riktigt enkelt, förståeligt sätt och genom att jämföra de två svaren var de är överens och var inte.

1. Vad är tiden?
   Av John Rennie:

   det är vad fysiker menar, per definition av fyrvektorn, och att tiden är en koordinat i det fyrdimensionella systemet vi kallar rymdtid.

   Av John Duffield:

   det är rörelsen för klockans bitar.

   Båda har rätt. Men båda försöker ta det från en annan vinkel. Låt oss ta dem en efter en och försöka förena dem.

Det första svaret säger att universum är inställt så och de fyra vektorn är inställda så att tiden som en dimension bara är en annan dimension som de tre rymddimensionerna som vi uppfattar lätt. Nu är detta korrekt och det är bara mätningen av rymdtiden. Det förklarar att varje rörelse (hastighet) i rymddimensionerna påverkas av (och vica versa) rörelsen (hastighet) i tidsdimensionen. Om något rör sig med hastighet $ c $ i rymden får det inte röra sig i tid (hastigheten i tidsdimensionen är 0). Om något rör sig långsammare än hastighet $ c $ i rymden, det måste börja röra sig i tidsdimensionen. Det är bara ett empiriskt faktum, och så är universum och fyrvektorn inställd .

Detta kommer också ner till blockuniverset, där alla ”tidslicenser” redan finns, och vi uppfattar dem bara när vi ”rör oss” längs tidsdimensionens koordinater.

Nu finns det ingen accepterad teori om vad allt består av och hur vilmassa uppnås, men en teori är att masslösa partiklar ( gluoner ) oscillerar med hastighet c i en viss inneslutning.

I SR förklaras tidsutvidgningen i ett exempel av en fotonklocka med två speglar och en foton som rör sig däremellan (som oscillerande ) speglarna (en viss inneslutning). Så om vi tar detta som en analogi kan vi säga att tiden är rörelsen (i rymden) för foton eller gluonen mellan speglar eller inneslutning. Så allt som finns kan bestå av små gluonklockor.

Så det första svaret kan leda till att säga att genom rörelse (svängning) av de små klockorna ”gluoner och deras hastighet i rymden (oscillerande med hastighet $ c $ ) påverkar deras hastighet i tidsdimensionen (hastighet 0, tidsfryst). Så de fyra vektorn visar att dessa inte rör sig i tid.

Men så snart vi tittar på det högre nivåpartiklar som de bygger upp, de på något sätt, på grund av inneslutningen, får vilmassa till partiklarna på högre nivå, och de (de högre partiklarna) saktar ner i rymden. Så de måste börja röra sig i tidsdimensionen, och det är vad deras fyra vektor kommer att visas, de kommer att röra sig i tidsdimensionen med hastighet> 0.

Så det är här det första svaret ansluter till det andra svaret, det står att rörelsen (hastigheten) i rymddimensionerna påverkade rörelsen (hastigheten) i tidsdimensionen.

Det andra svaret säger att tiden bara är rörelsen för en klocks delar. Så i princip överensstämmer det med det första svaret genom att säga att allt är precis som en fotonklocka och att rörelse i rymden påverkar rörelsen i tiden.

2. Strömmar tiden? Nej, båda svaren säger nej, eftersom det inte är tid som flyter, det är vi som rör oss längs tidsdimensionens koordinater.

första svaret säger uttryckligen att vi rör oss längs tidsdimensionen och att det är mer som ett blockuniversum, där allt redan existerar.

Det andra svaret säger att tiden bara är partiklar som rör sig, så tiden själv inte flöde men partiklarna rör sig och det är vad vi uppfattar som tidens flöde.

Det första svaret är rätt. det är precis hur universum och fyrvektorn är inställda. Låt mig visa varför det andra svaret är fel, och för att göra det måste jag förklara något som inget av dessa svar nämner.

3. Fallet att inget av dessa svar förklarar är: om allt i universum (alla partiklar, energi) inte skulle röra sig i rymden (de skulle vara stationära i rymdmått). / li>

I det här fallet svarar första svaret er skulle säga att baserat på de fyra vektorn skulle vi fortfarande se att allt rör sig i tidsdimensionen med hastighet $ c $ . Det är precis vad de fyra vektorn säger, och det är empiriskt sant.

Det andra svaret skulle innebära att i detta fall, eftersom ingenting rör sig i rymden, uppfattar vi inte tid, och det finns ingen tid, den existerar inte. Men det är inte sant. Det andra svaret bygger på en missuppfattning. Det antyder att partiklar rör sig i rymden och att vår (som har vilmassa) hastighet är normal, och att vi skulle behöva påskynda (i rymdmåtten) till ljusets hastighet. Det är inte sant. Allt masslöst i universum rör sig med hastighet $ c $ i rymden (och rör sig med hastighet 0 i tidsdimensionen) direkt när det skapas. Eftersom vi kunde använda analogin och säga att allt består av små foton (gluon) klockor rör sig dessa alla i rymden med hastighet $ c $ när de skapas. Om de på något sätt får fart för de högre partiklarna som de bygger upp (genom att pendla i en viss inneslutning), saktar de ner de högre nivåpartiklarna i rymden. Det är det enda sättet att gå långsammare än hastigheten $ c $ i rymden, för att sakta ner. När de saktar ner, genom att få massa, börjar de (partiklarna på högre nivå) uppfatta tiden som vi gör (som har vilmassa) och börjar också röra sig i tidsdimensionen.

Nu, om vi saktar så mycket att vi blir stillastående i rymden, är det bara inte speciellt. Vi rör oss fortfarande med hastighet $ c $ i tidsdimensionen. Den missuppfattning du ser är att du kanske tror att hastighet 0 i rymden är speciell (för att tänka på att den är ”effekt på hastigheten i tidsdimensionen). Det är inte. Hastighet 0 i rymden är precis densamma (det är effekt på hastigheten i tidsdimensionen) som alla andra hastigheter < $ c $ i rymden. Den enda hastigheten i rymden som har speciell effekt (på hastigheten i tidsdimensionen) är hastighet $ c $ . Men det är den enda hastigheten som masslösa partiklar kan ha och om något vill gå långsammare – det måste sakta ner genom att få massa.

Så det andra svaret är fel när det står att partiklar rör sig in rymden och att det är vad vi uppfattar som tidens flöde. Eftersom, även om ingenting skulle röra sig i rymden, skulle vi fortfarande röra oss i tidsdimensionen i hastighet $ c $ .

Hur är det möjligt? Den enda lösningen är egentligen blockuniverset, där våra universums versioner alla finns i tidsdimensionen, och vi rör oss bara längs tidsdimensionen och förverkligar den verkliga versionen av vår värld.

Men vad får oss alla att uppfatta samma universum samtidigt? Hur rör vi oss tillsammans längs tidsdimensionen? Svaret är: eftersom vi alla rör oss i samma hastighet (ungefär, flyger med jorden när den rör sig i rymden) i samma gravitationsfält. Så snart vi rör oss ut ur jordens gravitationsfält, uppfattar vi tiden i en annan takt (sedan de som finns kvar på jorden), eftersom vi kommer att röra oss i tidsdimensionen med en annan hastighet eftersom av GR . Och så snart vi flyger med en annan hastighet i rymden (i ett snabbt rymdskepp) uppfattar vi tiden annorlunda (sedan de som finns kvar på jorden) på grund av SR.

OK, men hur kan vi i första hand röra oss i tidsdimensionen med olika hastigheter? Hur kan då någon flytta sig bort från jorden och komma tillbaka till samma punkt i tidsdimensionen som den som finns kvar på jorden? Svaret är att om någon rör sig bort från jorden, så rör sig ut från gravitationsfältet och rör sig med en annan hastighet än de på jorden, rör sig personen i alla fyra dimensioner.För att komma tillbaka till samma punkt i alla fyra dimensioner och möta dem som finns kvar på jorden vid samma punkt i tidsdimensionen måste han använda extra energi för att kompensera för skillnaden. Annars skulle personen bara komma tillbaka till jorden till samma plats men aldrig till samma punkt i tidsdimensionen som den som finns kvar på jorden (eftersom hans hastighet i tidsdimensionen är annorlunda). Vi skulle se det som om han skulle ha åldrats mindre (eller mer).

Så det första svaret är rätt, för även om något är stillastående i rymden, kan det fortfarande vara i ett gravitationsfält, och det förändras det är hastighet i tidsdimensionen (jämfört med dem utanför gravitationsfältet).

Detta är inte mitt ämne, och jag är inte alls en expert här, men jag tror på extra omständigheter i ett svart hål , tiden kanske till och med slutar (deras hastighet i tidsdimensionen är 0) för de som är inne i det svarta hålet (från en fjärran observatörs vy) , och de kan tyckas sitta fast vid en viss punkt i tidsdimensionen. Så det kan finnas ett speciellt fall när hastigheten i rymddimensionen är 0 och i tidsdimensionen också (för ett icke-roterande svart hål vid singularitet ) . För att börja röra sig igen i tidsdimensionen måste de använda extra energi för att komma ut ur det svarta hålets gravitationseffekt och börja röra sig i både rymd- och tidsdimensionerna.

Kommentarer

• Kan du ge en länk till teorin som säger att gluoner är masslösa? Är de inte ’ ’ deras massa genom Higgs-fältinteraktion? Om jag ’ har fel, vill jag ’ veta. Tack!
• @omg se sv.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle . Standardmodellen passar data med hjälp av tabellen, så per definition är gluonmassan är noll i standardmodellen.

Jag blev stött på min fråga (det uppfattas som en kopia av den här) så jag lämnar ett svar här som ett avskedsskott. John Rennie nämner att tiden flyter i en riktning med en sekund per sekund. Det är bra att säga, men det finns ett oändligt antal variationer av den hastigheten bara i vårt universum.

Även för oss själva som individer verkar hastigheten förändras beroende på hur vår hjärna fungerar. Våra hjärnor har olika kugghjul (alfa-, beta-, gamma-, delta- [och kanske mer] vågtyper) och beroende på vilken kombination av dem som är i gång kan tiden se ut att röra sig långsammare eller snabbare. När vi är ”multi-tasking” vill vi att det ska sakta ner och när vi är uttråkade verkar det dra.

Men tillräckligt med filosofin redan – vi talar här om tidens fysik som i grund och botten är fysiken i något som inte existerar. Jag kommer inte ihåg vem det är, någon kändis faktiskt, men personen upplever en anomali, ett ”medicinskt” tillstånd och de har inte en uppfattning om tid som vi andra (oavsett% av mänskligheten).

Precis som vissa människor inte har några aptitreflektorer som berättar för dem när de har ätit tillräckligt (människor har dött av detta) den person jag glömmer som inte kan bedöma tid. Så är de dysfunktionella eller mer anpassade till naturen än vissa?

Jag tror inte att djur har en uppfattning om tid. Jag tror att de uppfattar händelser och kan komma ihåg dem (faktiskt och konstigt har experiment visat att fåglar kan förmedla ”minnen” om specifika hotande personer till sina avkommor och barnen reagerar i enlighet därmed på personerna utan att träffa dem tidigare) – men endast människor har en abstrakt uppfattning om tid som en ”sak”.

Faktum är att Shakespeares Henry IV, huvudpersonen, hånar en dår då han refererar abstrakt till tiden. Den typ av moral är att människor som har tid att undra över tid inte verkligen uppnår mycket. Det skrevs för 400 år sedan och nu (skrattar åt mig själv) gör jag samma sak. Så jag antar att jag inte kommer att vinna efter detta litet svar.

Nyligen lyssnade på Julian Barbour (som har gett en lösning på de tre kroppsproblemen) säger han typ samma sak. Han berättar för oss att tiden som vi ser är en typ av rester från händelser som inte matchar perfekt. Som om du ska träffa en vän och de kommer till mötesplatsen efter dig kan man börja märka det bortgångna av tid. Om du hade träffats samtidigt skulle ditt sinne förbli fullt engagerat i livet och tiden skulle ha varit obetydlig.

För att ge ett liknande exempel sa en kille att han en gång träffade Bruce Lee (krigsartisten) i en hiss och de började diskutera Kung Fu. De kom till samma våning så de testade några drag. Nästa gång killen tittade på klockan var klockan 07.00. Han gick in i hissen klockan 22.35 så tiden försvinner när vi inte tittar på den.