Nach meinem begrenzten Verständnis der Physik scheint es, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, in dem die Entropie in einem geschlossenen System im Laufe der Zeit niemals abnimmt, sich darauf bezieht, wie die Zeit nur vorwärts gehen kann, dh der Zeitpfeil. Darüber hinaus hebt die allgemeine Relativitätstheorie hervor, dass Raum, Zeit und Schwerkraft eng miteinander verflochten sind, dh die Schwerkraft ist die Krümmung der Raumzeit. Was mir unklar ist, ist, wie diese unterschiedlichen Perspektiven auf die Zeit zusammenhängen, daher die Frage.
Die Zeit wurde für uns von den natürlichen Uhren der Jahreszeiten und den Tag-Nacht-Wiederholungen bestimmt. Wenn man sich die Geschichte der Zeit ansieht, waren sogar die Einheiten in einigen Zivilisationen variabel.
In der klassischen griechischen und römischen Zeit brauchten sie zwölf Stunden von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang; Da jedoch Sommertage und Winternächte länger sind als Wintertage und Sommernächte, variierte die Länge der Stunden im Laufe des Jahres.
Stunden hatten keine feste Länge, bis die Griechen entschieden, dass sie ein solches System für theoretische Berechnungen brauchten. Hipparchos schlug vor, den Tag gleichmäßig in 24 Stunden zu unterteilen, die als Tagundnachtgleiche bekannt wurden. Sie basieren auf 12 Stunden Tageslicht und 12 Stunden Dunkelheit an den Tagen der Tagundnachtgleiche. Normale Menschen nutzten jedoch noch lange Zeit saisonal variierende Stunden. Erst mit dem Aufkommen mechanischer Uhren in Europa im 14. Jahrhundert setzte sich das System, das wir heute verwenden, allgemein durch.
Diese Einheiten wurden lokal im Nahen Osten bis Anfang des letzten Jahrhunderts verwendet, wo Tag und Nacht zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang durch zwölf geteilt wurden. Sie werden immer noch für religiöse Zwecke verwendet.
Es gibt eine Geschichte mechanischer Uhren, und dann kam die atomare und quantenmechanische Revolution und die Atomuhren , die die Zeiteinheit in jedem System mit diesem Atom definieren können.
Parallel dazu hat die Physik den Zeitpfeil thermodynamisch durch die Änderung der Entropie definiert, und das ist der Zeitpfeil, den wir auf der Zeitachse verwenden, um a zu definieren und ein .
Wir übertragen diesen Zeitpfeil auf die spezielle Relativitätstheorie und haben eine enorme Anzahl von Daten, um zu wissen, dass es ohne mathematische Widersprüche funktioniert, und auf die allgemeine Relativitätstheorie. Wir sind Geschöpfe, die von der klassischen Thermodynamik beherrscht werden. In der Science-Fiction mag man andere Bezugsrahmen finden, aber das ist die Tatsache, dass unsere "Koordinaten"-Basis in klassischen Dimensionen liegt.
Du fragst:
Was mir unklar ist, ist, wie diese unterschiedlichen Perspektiven auf die Zeit zusammenhängen, daher die Frage
Auch für die Koordinaten spezielle und allgemeine Relativitätstheorie führen Verzerrungen in Bezug auf verschiedene kinematische Rahmen ein, aber sie ändern nicht die Bedeutung von Und für eine relativistische Transformation. Es ist nur so, dass unsere Existenz nach thermodynamischen Gesetzen funktioniert, die die der Zeit ist unzugänglich und es muss ein Pfeil für die Geschichte des Universums definiert werden.
Es gibt keine unterschiedlichen Perspektiven, sondern erweiterte Ansichten, die die gleiche Definition für den Zeitpfeil von der klassischen Mechanik bis zur Relativistik beibehalten, wo Koordinaten unterschiedliche Verhaltensweisen annehmen, aber der Zeitpfeil durch die Tatsache unserer physischen Existenz im klassischen Bereich festgelegt ist.
In der Thermodynamik ist die Betrachtungsweise der Zeit in gewisser Weise mit der Entropie verbunden. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines isolierten Systems niemals abnimmt.
Solche Systeme entwickeln sich spontan in Richtung eines thermischen Gleichgewichts. Dies wird aus Sicht der Thermodynamik einen Zeitpfeil ergeben.
Für uns ist es natürlich, Makroobjekte so zu betrachten, dass sie sich chemisch entwickeln, wie sie es tun, weil wir daran gewöhnt sind. Aber die Realität ist, dass dieser zweite Hauptsatz der Thermodynamik die Entwicklung der Makrosysteme diktiert, die wir in unserem Leben beobachten. Chemische Reaktionen in einem Makrosystem gehorchen dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, und daher sind wir es gewohnt, diese Makrosysteme so zu betrachten, dass sie sich chemisch so entwickeln, wie sie es tun. Dieses thermodynamische und chemische Gesetz wird der Zeit in unserem Leben einen Pfeil geben. Wir sind daran gewöhnt, denn so entwickelt sich alles, was wir sehen, in der Makrowelt.
Jetzt erklärt GR Ihnen, dass, wenn Sie zwei Uhren in zwei verschiedenen Gravitationszonen platzieren, sie (da das Gravitationspotential an der Position der beiden Uhren unterschiedlich sein wird), die Uhren von weitem betrachtet unterschiedlich ticken werden.
Schaut man vor Ort auf die eigene Uhr, tickt diese immer normal. Wenn Sie Ihre Uhr mit einer anderen Uhr vergleichen, die sich in einem anderen Gravitationsfeld befindet (das ein anderes Gravitationspotential hat), werden Sie sehen, dass die Uhren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ticken. Eine sehr gute Möglichkeit, dies zu lernen, ist die Shapiro-Verzögerung.
Nun fragen Sie, wie diese unterschiedlichen Betrachtungsweisen der Zeit zusammenhängen. Sie fragen sich im Grunde, ob es einen Zufall zwischen der GR-Zeitdilatation und den Gesetzen der Thermodynamik gibt.
Nehmen wir ein sehr merkwürdiges Beispiel.
Dies würde bedeuten, dass das Gravitationspotential und die Differenz zwischen dem Gravitationspotential (zwischen verschiedenen Orten im Raum) die Gesetze der Thermodynamik bewirkt. Nehmen wir an, die Erde ist ein isoliertes System und bewegt sich auf ein thermisches Gleichgewicht zu. Wird dieser zweite Hauptsatz der Thermodynamik durch die GR-Zeitdilatation verursacht? Wird dies durch die Tatsache verursacht, dass das Gravitationspotential bestimmt, wie schnell die Zeit auf der Erde vergeht (im Vergleich zu einem anderen Ort im Weltraum, an dem das Gravitationspotential anders ist)? Nein, tut es nicht.
Die Gesetze der Thermodynamik basieren auf QM-Prozessen. Wir können auf keinen Fall sagen, dass die Entropie durch die GR-Zeitdilatation verursacht wird.
Dies würde bedeuten, dass wir beweisen können, dass die Gesetze der Thermodynamik, die auf QM-Prozessen basieren, eine GR-Zeitdilatation verursachen. QM-Prozesse bewirken also im Grunde, dass das Gravitationspotential und die Differenz zwischen dem Gravitationspotential dazu führen, dass die Zeit an verschiedenen Punkten im Raum (wo das Gravitationspotential unterschiedlich ist) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fließt. Um dies zu beweisen, müssten wir beweisen, dass das Gravitationspotential durch QM-Prozesse bestimmt wird. Das wäre Quantengravitation. Bis heute haben wir keine akzeptierte Theorie von allem (TOE), die GR und QM einschließt und beides auf QM-Ebene erklären könnte. Es gibt Theorien wie die Stringtheorie, das könnte so sein, aber sie müssen experimentell getestet und bewiesen werden.
Um Ihre Frage zu beantworten, um zu sagen (oder auch nur darüber nachzudenken), dass das Gravitationspotential (und die Gravitationseffekte) durch dieselben QM-Prozesse verursacht werden, die die Gesetze der Thermodynamik verursachen, bräuchten wir zunächst eine Beschreibung von GR auf QM-Ebene. und ein TOE.
Biophysiker