Raumzeit und Unschärferelation

Ich habe nur begrenzte Kenntnisse in Relativitätstheorie und Quantenphysik, aber soweit ich weiß, bezieht sich die Unschärferelation auf die Unbestimmtheit von Raum und Impuls eines Teilchens. Einstein erklärte jedoch, dass Raum und Zeit miteinander verbunden sind und die wahre Struktur des Universums die Raumzeit ist, durch die alle Objekte navigieren.

Es fühlt sich an, als ob Raumunsicherheit daher Raumzeitunsicherheit sein sollte. Ist das falsch? Kann es sein, dass Sie die Position eines Teilchens kennen, aber nicht die genaue Zeit, zu der es dort war, und dass dies zu Unsicherheiten im Impuls führt? Wenn ja, wäre dies nicht eine elegantere Art, die Unschärferelation auszudrücken?

Das Googeln nach "Raumzeit-Unsicherheit" liefert Papiere, die weit über meinen Kopf hinausgehen. Während meine Mathematik gut ist, haben wir die Quantenmechanik in der Physik kaum berührt.

Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/72421/2451 und darin enthaltene Links.
Relativität und Quantenphysik sind nicht in einer Theorie vereint, daher werden alle Antworten eher Spekulationen sein.

Antworten (3)

die Unschärferelation bezieht sich auf die Unbestimmtheit von Raum und Impuls eines Teilchens.

Sie ist einer der Grundsteine ​​der Quantenmechanik, verbunden mit den Lösungen quantenmechanischer Gleichungen. Die Quantenmechanik ist eine erfolgreiche Theorie, die das Verhalten von Teilchen im Mikrokosmos beschreibt.

Das Heisenbergsche Unschärfeprinzip , HUP, wird mathematisch durch die Kommutierungsbeziehungen quantenmechanischer Operatoren beschrieben, die auf die Lösungen wirken, die die Position und den Impuls eines Teilchens beschreiben. Im Allgemeinen handelt es sich um Paare von Observablen, und es gibt eine Reihe von Paaren, die eine HUP-Unsicherheit aufweisen, nicht nur Momentum und Position.

Einstein erklärte jedoch, dass Raum und Zeit miteinander verbunden sind und die wahre Struktur des Universums die Raumzeit ist, durch die alle Objekte navigieren.

Sie beschreiben die Allgemeine Relativitätstheorie . Dies ist eine klassische Theorie, die sich auf große Dimensionen in Raum und Zeit bezieht. Es ist nicht quantisiert. Die Quantisierung der Gravitation ist ein laufendes Forschungsthema.

Die HUP-Beziehungen werden im geeigneten Format der quantisierten Observablen der Allgemeinen Relativitätstheorie existieren, sobald eine Einigung über die Quantisierung der Gravitation besteht.

Es hat sonst keinen Sinn, die beiden Systeme zu verwechseln.

Die Vorstellung einer vierdimensionalen Raumzeit reicht für meine Frage aus, sie muss nicht gekrümmt sein. Diese flache Raumzeit ist das Reich der speziellen Relativitätstheorie, die angeblich recht gut mit der Quantenmechanik zusammenspielt. Ich nehme an, die Frage läuft darauf hinaus, zu fragen, ob es konsequent ist, ein Teilchen als eine „Wolke“ möglicher Situationen in der Raumzeit zu sehen, und diese Ungewissheit darüber, wo es früher war und wo es jetzt ist, führt zu einer Ungewissheit in Bezug auf den Impuls.
@camel der "Stoff des Universums" ist ein allgemeines Relativitätskonzept. Die spezielle Relativitätstheorie hat keine Probleme mit den Kommutatoren und dem HUP. Das HUP kommt aus den Kommutatoren für die Operatoren des quantenmechanischen Aufbaus.

Nein. Das Unsicherheitsprinzip hat mit dem Akt des Messens zu tun. Grundsätzlich können Sie Ort und Impuls nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit messen. Je genauer Sie das eine messen, desto ungenauer wird Ihre Messung des anderen. Die Ungewissheit des Impulses ergibt sich meines Wissens nicht daraus, dass Sie nicht wissen, wann sich das Teilchen an einem bestimmten Ort befand.

Es tut. Wenn Sie sich des Impulses eines Teilchens sicher sind, können Sie nicht wissen, wo es sich befindet, was darauf hinausläuft, dass Sie nicht wissen, wann sich ein Teilchen während eines Zeitintervalls befindet. "Die Unschärferelation hat mit dem Akt des Messens zu tun" reicht als Erklärung nicht aus, um meine Frage mit "nein" zu beantworten ...

Die Frage wurde bisher noch nicht vollständig beantwortet. Die Frage sollte besser umformuliert werden als: "Kann das Unsicherheitsprinzip in kovarianter Form geschrieben werden?" und die Antwort ist ja. Zum Beispiel kann ich die vier Vektoren (x,y,z,ict) und (px,py,pz,iE/c) als konjugiert betrachten und die Unschärferelation zwischen ihnen schreiben.