Gibt es einen Mechanismus zum Brechen der Zeitsymmetrie?

Mit Ausnahme des Zeitpfeils der Thermodynamik sind alle mathematischen Beschreibungen der Zeit symmetrisch. Wir wissen, dass der Zeitpfeil real ist, und wir wissen, dass die Gleichungen, die die Physik beschreiben, real sind. Gibt es also Erkenntnisse darüber, was die Symmetrie zwischen Echtzeit und der mathematischen Beschreibung bricht?

Ich lasse jemand anderen antworten, aber ich glaube, dass Magnetfelder hier der Schlüssel sind.
Der thermodynamische Zeitpfeil ist der Bruch der Zeitsymmetrie.
Grobe Körnung bricht die Reversibilität (nie gehört, dass dies Zeitsymmetrie genannt wird) der mikroskopischen Gesetze. Ich denke, mit mathematischer Beschreibung meinen Sie die mikroskopischen Gesetze, die umkehrbar sind, und mit Echtzeit die Irreversibilität der makroskopischen effektiven Gesetze, die wir beobachten.

Antworten (3)

Tatsächlich stimmt es nicht, dass unsere physikalischen Gesetze unter Zeitumkehr symmetrisch sind. Das Standardmodell der Teilchenphysik ist es nicht.

Tatsächlich wird seit den 1960er Jahren stark vermutet, dass die Gesetze der Physik bei der Operation der Zeitumkehr nicht unveränderlich sein können. Es gibt ein sehr zuverlässiges theoretisches Ergebnis namens CPT-Theorem , das besagt, dass jede vernünftige Quantenfeldtheorie unter der Kombination von Ladungsumkehr (C), Paritätsumkehr (P) und Zeitumkehr (T) unveränderlich sein muss. Wir wissen seit den 60er Jahren, dass die Gesetze der Physik unter CP-Umkehr (Umkehrladung und Parität) nicht unveränderlich sind; diese Verletzungen wurden experimentell in der Physik von Kaonen und B-Teilchen beobachtet. Das CPT-Theorem impliziert also, dass jedes korrekte physikalische Modell die Verletzung der T-Symmetrie vorhersagen muss. Diese Symmetrie muss so verletzt werden, dass die Verletzung der CP-Symmetrie genau kompensiert wird.

Eine direkte Verletzung der T-Symmetrie wurde kürzlich durch das BaBar-Experiment beobachtet .

+1, weil dies zeigt, dass die Annahme "alle mathematischen Zeitbeschreibungen sind symmetrisch" falsch ist. Ich kann aber nicht auf Anhieb erkennen, wie man aus dieser Symmetriebrechung einen Zeitpfeil definieren könnte.
@anna v. Alle mathematischen Zeitbeschreibungen müssen nicht symmetrisch sein. Wir wissen, dass die Newtonsche Mechanik zeitsymmetrisch und die Thermodynamik zeitasymmetrisch ist. Wie können zeitlich symmetrische Gesetze verwendet werden, um zeitlich asymmetrische Gesetze abzuleiten, wenn nicht irgendein Mechanismus diese Symmetrie bricht? Das Standardmodell ist nicht klassisch, nicht mechanisch und Sie können zeitunabhängige Wellenfunktionen haben. Ich dachte, das Standardmodell basiert auf Symmetrien und nicht auf Mechanik, wie sie in der klassischen Physik betrachtet wird.
@ user4884: annav zitiert den ersten Satz Ihrer Frage; Sie sind derjenige, der behauptet hat, dass alle mathematischen Zeitbeschreibungen symmetrisch sind. Der Punkt meiner Antwort ist, dass diese Annahme falsch ist.
@annav Ich stimme zu, dass es nicht ganz offensichtlich ist, wie man die üblichen Standardmodelldaten in eine Zeitorientierung für die Raumzeit umwandelt. Aber das Fehlen von T-Symmetrie zeigt, dass diese Daten implizit vorhanden sind. Die Lorentz-Transformationen in der Symmetriegruppe des Standardmodells müssen eigentlich und orthochron sein.
Benutzer1504 . Die einzige Möglichkeit, wie ich einen Zeitpfeil sehen kann, besteht darin, den Schritten zu folgen, auf die Lubos hinweist, wie man hier klassische Felder aus quantenmechanischen Feldern herausholt: motls.blogspot.com/2011/11/… , sich auf die konzentrieren CP verletzende Komponenten.

Sie scheinen den thermodynamischen Zeitpfeil ausschließen zu wollen, aber soweit ich weiß, ist dies die einzige Quelle der Zeitasymmetrie.

Wie Ross in seiner Antwort erwähnte, wurde der Zusammenbruch der Wellenfunktion als zeitasymmetrischer Prozess dargestellt. Ich würde jedoch vermuten, dass die meisten Leute jetzt sogar dies als grundlegend zeitsymmetrisch betrachten. Wenn Sie an Dekohärenz glauben, ist der Zusammenbruch der Wellenfunktion nur ein weiteres Beispiel für den thermodynamischen Zeitpfeil.

Es bleibt das (grundsätzlich philosophische) Problem, warum Menschen die Erfahrung machen, dass Zeit in eine einzige Richtung fließt, aber auch dies kann einfach daran liegen, dass der Denkprozess zwangsläufig dem thermodynamischen Zeitpfeil folgt.

Mein Wissen über dieses interessante Problem ist ziemlich begrenzt, aber ich denke, Sie können auch einen Zeitpfeil definieren, indem Sie die Universumsexpansion verwenden, indem Sie sagen: "Die Zeit nimmt zu, wenn sich das Universum ausdehnt". Diese kosmologische Definition des Zeitpfeils hat meines Erachtens nichts mit dem thermodynamischen Zeitpfeil zu tun.
Ich wäre mir nicht sicher, ob die Expansion des Universums nichts mit Thermodynamik zu tun hat: arxiv.org/abs/1001.0785
Die Thermodynamik ist technisch nicht ausgeschlossen, da sie eine Form der klassischen Mechanik insofern ist, als die zeitsymmetrischen Gesetze der Physik verwendet werden können, um die nicht zeitsymmetrischen Gesetze der Thermodynamik abzuleiten. Deshalb habe ich nach dem Mechanismus gefragt.
Tatsächlich ist das Standardmodell unter Zeitumkehr nicht symmetrisch. Eine CP-Verletzung führt zu einer T-Verletzung.
Das Standardmodell ist nicht mit klassischer Physik oder Mechanik verbunden, sondern mit Symmetrien. Wenn diese Symmetrien gebrochen werden, gibt es keinen Mechanismus, um diesen Bruch zu erklären. Aus diesem Grund kämpft das Standardmodell darum, einen Mechanismus zu finden, um Masse zu geben, das Higgs ist eine Möglichkeit.
@ 1504 Gibt es einen Mechanismus zum Brechen der Zeitsymmetrie, ist die Frage. Wenn das Standardmodell diese Frage beantworten könnte, nehme ich an, dass wir in der Lage wären, die klassische Physik aus dem Standardmodell oder der Quantenphysik abzuleiten, was nicht der Fall ist.
@ user4884 Klassische Mechanik IST die klassische Grenze von QM.
@Dilaton: Verschränkung im Makromaßstab wird an vielen Universitäten in Europa, Japan und den USA produziert, sodass der Quantenmechanik keine Grenzen gesetzt sind. Die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik hat ihre von Einstein vorhergesagte Grenze erreicht.
xxx.lanl.gov/pdf/1111.3328v2.pdf Mathematiker des Imperial College London erbrachten einen Beweis für die physikalische Existenz von Wellenfunktionen. Die Forschung wurde im Nature Magazine veröffentlicht. Unterstützt nicht gerade die Kopenhagener Interpretation.
@ user4884 Die beste Quanteninterpretation ist Feynmans "Halt die Klappe und berechne", was bedeutet, dass QM nicht interpretiert werden muss, es reicht aus, dass es funktioniert ;-)
@Dilaton Die Grundlage aller experimentellen Wissenschaften ist die Mathematik, daher zitiere ich gerne David Hilbert, wenn es um solche Angelegenheiten geht. „Wir müssen es wissen – wir werden es wissen“. Sagt viel über den Mann und seinen Respekt vor Wissen aus.
John, unter der Annahme, dass die CPT-Symmetrie jede CP-Verletzung beinhaltet, impliziert die Verletzung der Zeitsymmetrie, obendrein wurde die T-Verletzung in B-Zerfällen explizit beobachtet .
@dmckee: Ja, und ich glaube, Sie haben mich in dieser Frage schon einmal korrigiert :-). Es ist mir jedoch nicht klar, wie die beobachtete oder tatsächlich abgeleitete T-Verletzung auf makroskopischer Ebene große Auswirkungen haben würde.
Ich auch nicht, aber es bricht das langjährige philosophische Argument, das beginnt: "Wie können wir makroskopische Zeitasymmetrie sehen, wenn das zugrunde liegende Gesetz der Physik zeitsymmetrisch ist?" . Jetzt müssen Sie sich fragen, wie die sehr kleinen Asymmetrien der Theorie zu den tiefgreifenden Asymmetrien unserer täglichen Erfahrung führen, was immer noch eine schwierige Frage ist, aber nicht so verblüffend schwierig.
@dmckee: Aber die großräumige Asymmetrie des Alltags ist darauf zurückzuführen, dass wir einen kleinen Teil des uns zur Verfügung stehenden Phasenraums belegen, dh es ist ein Ergebnis der Anfangsbedingungen und hat nichts mit B-Mesonen zu tun!

Es gibt Bücher zu diesem Thema. Alle Antworten, die ich gesehen habe, konzentrieren sich auf eines von zwei Dingen: den thermodynamischen Pfeil oder den Quantenkollaps. Ich habe keine gute Antwort für die Übersetzung des Quantenkollaps in die Welt des großen Maßstabs gesehen. Das thermodynamische Argument ist ziemlich subtil, wenn Sie sich damit befassen. Von jedem Zeitpunkt an, an dem die Entropie nicht maximal ist, sollte die Entropie (mit großer Wahrscheinlichkeit) in beide Richtungen zunehmen.

Zur Übertragung des Quantenkollaps in die Welt des großen Maßstabs: Eine Wellenfunktion mit klassischen Eigenschaften wurde erfolgreich in der Bewegung von Doppelsternen isoliert. Sehen. indjst.org/index.php/indjst/article/view/30008/25962 und mein Profil, wo es bei Anna Astronomy News gemeldet wurde.
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