Zur Unterscheidung von Vergangenheit und Zukunft: Könnte man theoretisch die Richtung von Teilchen umkehren und die Zeit scheinbar rückwärts laufen lassen?

Basierend auf meinem Verständnis der Physik, nachdem ich The Distinction of Past and Future on Project Tuva gesehen habe, gibt es auf grundlegender Ebene keine Unterscheidung zwischen Vergangenheit und Zukunft – alle Teilchenwechselwirkungen können umgekehrt auftreten. Meine Frage ist also, ob man theoretisch die Richtung aller Teilchen im beobachtbaren Universum relativ zueinander umkehren könnte und die Zeit im Wesentlichen unbegrenzt rückwärts gehen könnte.

Wenn Sie darüber nachdenken, könnten die Dinge nach oben "fallen", da der Luftwiderstand aufgrund der Art und Weise, wie sich die Luft beim Fallen bewegt, viel geringer wäre und die Geschwindigkeit von der Schwerkraft nach unten umgekehrt wäre, ebenso wie die Luft unter dem Ball drückt nach oben (wieder aufgrund der Art und Weise, wie sich die Luft vor dem Schalter bewegt hat). Ich sehe nicht ein, warum dieselbe Logik nicht auf ein komplexeres System angewendet werden könnte.

Macht diese Logik Sinn? Wenn nicht, wo ist der Fehler? Welche anderen Einschränkungen müssten hinzugefügt werden, damit die Zeit im Wesentlichen rückwärts läuft, außer der Umkehrung der Richtung, wenn dies theoretisch überhaupt möglich ist?

Sie würden jedoch nicht wirklich die Zeit zum Verschwinden bringen. Die Zeit würde immer noch vorwärts gehen, nur in die entgegengesetzte Richtung.
@DavidH, verstanden. Deshalb habe ich "im Wesentlichen" gesagt.
Ein Wort: Entropie. Wenn wir die Zeit auf unbestimmte Zeit „umkehren“, würde die Entropie insgesamt abnehmen. Die Gesetze der Physik besagen, dass dies nicht passieren kann, daher macht es diese leichte Unterscheidung zwischen Vorwärts- und Rückwärtszeit im Wesentlichen unmöglich, die Uhren einfach zurückzudrehen
@ Jim, ist das wahr? Ich dachte, Entropie sei nur ein allgemeiner Trend von Ereignissen und kein absolutes Gesetz in allen Szenarien. Liege ich falsch?
Das Gesetz, dass die Entropie insgesamt immer größer werden muss, ist eines der grundlegendsten Gesetze der Physik. Viele andere Gesetze haben einige Ausnahmen in sehr kleinen oder sehr großen Maßstäben. Oder Sie können einige Gesetze umgehen, indem Sie Partikel oder andere Modelle einführen. Aber dieses Gesetz ist unveränderlich. Dieses Gesetz ist das einzige Gesetz, das eine Theorie aufstellen oder brechen kann. Wenn eine Theorie besagt, dass Energie nicht erhalten bleibt, ist sie immer noch in Ordnung. Wenn eine Theorie besagt, dass die Entropie abnimmt, ist sie tot.
@Jim Zitat aus en.wikipedia.org/wiki/Entropy_(arrow_of_time) : „Im Gegensatz zu den meisten anderen Gesetzen der Physik ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik statistischer Natur, und daher ergibt sich seine Zuverlässigkeit aus der großen Anzahl von Teilchen, die in makroskopischen Systemen vorhanden sind . Es ist im Prinzip nicht unmöglich, dass alle 6 × 10 ^ 23 Atome in einem Mol eines Gases spontan zu einer Hälfte eines Behälters wandern; es ist nur unglaublich unwahrscheinlich. Dies, kombiniert mit der Idee, dass alle mikroskopischen Phänomene eine inhärente Zeitsymmetrie haben, lässt mich denken, dass mein Szenario und mein Ergebnis völlig plausibel sind. Widerlegung?
keine widerlegung. Wenn Sie plausibel als eine Eintrittswahrscheinlichkeit nahe null definieren, dann gibt es für mich nichts weiter zu sagen
@Jim Das hat nichts mit zufälligen Wechselwirkungen von Gaspartikeln in einem Behälter zu tun. Dies hat mit den Wechselwirkungen von Teilchen zu tun, die bereits stattgefunden haben, und mit der Überlegung, ob die Umkehrung dieser Wechselwirkungen einen Zustand erzeugen würde, der mit einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit identisch ist. Es hat damit zu tun, ob es eine objektive, absolute Grenze zwischen der Reversibilität mikroskopischer Wechselwirkungen und der Reversibilität makroskopischer Wechselwirkungen gibt oder nicht. Wohlgemerkt, das ist ein theoretischer Zustand und in Wirklichkeit überhaupt nicht plausibel. Dies ist eine theoretische Frage und sollte so behandelt werden.

Antworten (2)

Ja, wie Sie sagen, gibt es eine eingebaute Zeitsymmetrie in den mechanischen Gesetzen, die unserem Universum zugrunde liegen. Im Moment scheint die genaueste Aussage CPT-Symmetrie zu sein. Unter einer CPT-Umkehr (Teilchen -> Antiteilchen, Flip Space, Flip Time) funktioniert die Mechanik identisch. Auf praktischer Ebene hält sogar die Zeitsymmetrie allein zu einem guten Grad.

Es ist natürlich sehr theoretisch. Selbst in einem einfachen klassischen Bild hätten Sie große Probleme, dort hineinzukommen und alle Bewegungen jedes Moleküls umzukehren.

Die Quantenmechanik fügt der Anforderung der Umkehrung noch mehr Komplikationen hinzu – es reicht nicht aus, nur die Bewegungen von Teilchen umzukehren, sondern Sie müssen tatsächlich alle komplexen Wellenkorrelationen (Verschränkungen) zwischen den Teilchen bewahren. Aber da ist der Trick: Sie können diese Verstrickungen nicht beobachten, also brauchen Sie eine Art hinterhältige Zeitumdrehungsoperation, die keine Beobachtung beinhaltet. Darüber hinaus würden Sie, sobald Sie das zeitumgekehrte System beobachtet haben, Dekohärenz induzieren und seine Umkehrung zerstören.

Aber es ist theoretisch möglich?
Ich denke, Sie haben die falsche Erwartung für Ihre Antwort "es ist möglich". Mit der Formulierung „es ist“ scheinen Sie an einen physikalischen Prozess zu denken, der die Zeit umkehren würde. Aber das ist überhaupt nicht das, was die Gleichungen vorhersagen. Richtig ist, dass wenn man das Vorzeichen der Zeit (es ist eigentlich etwas komplizierter) und das Vorzeichen der Ladung und dann das Vorzeichen der Ortskoordinaten umkehren, die Gleichungen der Physik genau gleich aussehen. Das ist alles Zeitumkehrmittel.
Zeitumkehr ist für einige kleine oder sehr spezialisierte Systeme möglich. Beispielsweise ist das Spin-Echo-Phänomen eine Art Zeitumkehr. Die Beispiele, an die Sie denken (wie die Umkehrung der Reibung eines durch die Luft fallenden Balls), sind theoretisch möglich, aber mit "theoretisch" meine ich nur, dass sie mathematisch möglich sind; es ist sehr zweifelhaft, dass sie jemals praktisch möglich sein werden, egal wie sich unsere Technologie entwickelt.
Beachten Sie, dass sowohl eine CP-Verletzung (viele Fälle beginnend mit dem Zerfall neutraler Kaonen) als auch eine explizite T-Verletzung bei geschmacksverletzenden Reaktionen beobachtet wurden. Mit anderen Worten, nicht ganz die gesamte Physik gehorcht der Zeitumkehrinvarianz, selbst wenn makroskopische thermodynamische Belange vernachlässigt werden.

Vollständige Reversibilität auf elementarer Ebene bedeutet nicht, was Sie vorschlagen: Neue qualitative Merkmale treten auf, wenn das Ausmaß des Systems und seine Fähigkeit, mit dem Rest der Welt zu interagieren, zunehmen, so dass die Dissipation (Irreversibilität, Verlust "nützlicher" Energie) ansteigt die Ebene unserer alltäglichen Erfahrung widerspricht nicht der mikroskopischen Reversibilität. Wenn ein Tintentropfen ins Wasser fällt und diffundiert, könnten Sie immer noch nicht (in einem gewissen Sinne, der in der statistischen Mechanik präzisiert wird) alle Bewegungen der Partikel umkehren und den ursprünglichen Tropfen wiederherstellen, während der Rest der Welt unberührt bleibt.

Tut mir leid, ich glaube, Sie haben sich nicht ganz klar ausgedrückt. Warum konnte das Drop-Beispiel nicht umgekehrt werden (vorausgesetzt, das gesamte beobachtbare Universum würde sich ebenfalls umkehren)?
Das Konzept der Entropie spielt dabei eine ziemliche Rolle.
Das Konzept der Entropie spielt dabei eine ziemliche Rolle. Wie gesagt, die Umkehrbarkeit des Elementaren steht nicht im Widerspruch zur alltäglich erlebten Dissipation. Was wir Dissipation nennen, ist im Wesentlichen nur die Übertragung von Energie (die erhalten bleibt, wie Reversibilität impliziert) an einen Teil des Systems, aus dem wir sie kaum zurückgewinnen können. Betrachten wir ein gedämpftes Pendel: Ein makroskopischer Beobachter würde sich irren, wenn er dachte, Energie verschwinde. Es ist nicht, es nimmt einfach das Aussehen von Hitze an.
Der Zweite Hauptsatz schreibt vor, dass sich diese Energieform in gewissem Sinne von mechanischer Energie unterscheidet, da sie nicht umkehrbar zurückgewandelt werden kann.
Zitat aus en.wikipedia.org/wiki/Entropy_(arrow_of_time) : „Im Gegensatz zu den meisten anderen Gesetzen der Physik ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik statistischer Natur, und daher ergibt sich seine Zuverlässigkeit aus der großen Anzahl von Teilchen, die in makroskopischen Systemen vorhanden sind Es ist im Prinzip nicht unmöglich, dass alle 6 × 10 ^ 23 Atome in einem Mol eines Gases spontan zu einer Hälfte eines Behälters wandern; es ist nur fantastisch unwahrscheinlich. Dies, kombiniert mit der Idee, dass alle mikroskopischen Phänomene eine inhärente Zeitsymmetrie haben, lässt mich denken, dass mein Szenario und mein Ergebnis völlig plausibel sind. Widerlegung?
Zur Unterscheidung von Vergangenheit und Zukunft: Könnte man theoretisch die Richtung von Teilchen umkehren und die Zeit scheinbar rückwärts laufen lassen?
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