О направлении времени

[Munin]

Dmitriy40
Викю в этом вопросе цитировать тоже неуместно (и полагаться на неё в своих выводах - тоже).

[Dmitriy40]

Munin
Я же сразу уточнил что и в физической энциклопедии то же самое (просто из вики процитировать оказалось удобнее). Или и её неуместно?

[Munin]

Мне казалось, в ней несколько другое. Посмотрю.

[Guvertod]

Dmitriy40
Еще раз: в классических законах физики (какими мы их знаем на данный момент) никакого направления передачи нет. Есть просто картина в виде событий, не поделенных на "причины" и "следствия" . Направление передачи (и деление на "причину" и "следствие") вводится с введением направления времени, которое мы хотим ввести потому, что в нашей вселенной почему-то есть второе начало.
Приведенное вами определение, я считаю, правильнее сделать инвариантным относительно выбора знака времени, сказав, что $A$ и $B$ могут быть связаны причинно-следственной связью, если $t(A)-t(B)\ne0$.

-- 30.10.2018, 20:34 --

Cos(x-pi/2) в сообщении #1350339 писал(а):

Существа с встречными во времени сознаниями не смогли бы нормально общаться, так как им пришлось бы отвечать друг другу на вопросы до того, как они эти вопросы друг другу задают.

Кстати да, тоже хотел это упомянуть, но это скорее не фундаментальная причина, а практическая...

[Dmitriy40]

Guvertod в сообщении #1350341 писал(а):

Приведенное вами определение, я считаю, правильнее сделать инвариантным относительно выбора знака времени, сказав, что $A$ и $B$ могут быть связаны причинно-следственной связью, если $t(A)-t(B)\ne0$.

Относительно знака я с Вами согласен, а вот относительно формулы нет, т.к. она в таком виде допускает одновременно причинную связь и $A \to B$ и $B \to A$, что не физично (при конечной скорости распространения взаимодействий и если A является причиной B). От смены знака стрелы времени причина и следствие местами не поменяются (по моему), они заданы физикой, а не нашими выдумками (про направление оси времени). Может быть надо переходить от понятия (координатного?) времени к последовательности причинно связанных событий, которую уже нельзя развернуть в обратную сторону.

[Guvertod]

...

Ницше писал(а):

Во все времена полагали, что знают, что такое причина, — но откуда взяли мы это знание, точнее, нашу веру, что мы знаем это?

Dmitriy40
Нет в фундаментальных законах классической физики никаких неинвариантных относительно смены знака времени "последовательностей причины-следствия", оба противоположных стрелы времени полностью равноправны!
Есть просто картина физических явлений (значений каких-то полей) на пространстве-времени, которая подчиняется уравнениям, и не перестанет им подчинятся после замены знака времени.
А в связи с тем, что мы живем в мире со вторым началом термодинамики, умеем различать прошлое и будущее, мы можем ввести для удобства направление времени и уже говорить в терминах "причина-следствие".
И когда мы на этой изначально заданной (равно, непротиворечивой) картине навесим направление, то есть какие-то стрелочки, то никаких противоречий также не будет (и каждая стрелочка тут навесится в одном направлении не из принципа причинности, а из определения операции навешивания).

[ragnarek]

А если, допустим, мы представим бесконечную Вселенную, в которой существует только две элементарные частицы, которые вращаются друг вокруг друга, можно ли сказать, что в такой Вселенной не будет времени, или оно будет зацикленным? Ведь каждый раз будет возникать конфигурация всей материи Вселенной, абсолютно идентичная той, которая была до этого.
Если рассмотреть две соседние абсолютно идентичные конфигурации, можно ли будет про них сказать, что это разные события, и одно событие произошло после другого?
Можно усложнить вопрос. Допустим, мы воссоздали точную конфигурацию нашей Вселенной, которая была ранее. Будет ли это означать возврат к тому событию, или это новое событие?

-- 31.10.2018, 10:51 --

И еще вдогонку вопрос. С одной стороны, физики говорят, что время не течет, но, с другой, что у времени есть направление. Как согласуются эти два утверждения? Если представить, что Вселенная просто всегда существует в виде четырехмерного объекта, то какой тогда физический смысл в направленности одной из ее "протяженностей" (времени)?

[agemo_fela]

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

А если, допустим, мы представим бесконечную Вселенную, в которой существует только две элементарные частицы, которые вращаются друг вокруг друга, можно ли сказать, что в такой Вселенной не будет времени, или оно будет зацикленным? Ведь каждый раз будет возникать конфигурация всей материи Вселенной, абсолютно идентичная той, которая была до этого.

Представить, конечно, можно всё что угодно, но если существуют лишь 2 элементарные частицы, то за счет чего одна будет вращаться вокруг другой, а не улетит куда-нибудь в произвольном направлении? Для такого стационарного вращения должны быть какие-то обменные взаимодействия между частицами, которые также осуществляются с помощью частиц, т.е. частиц должно быть более 2-х. Или же пространство должно быть искривлено хитрым образом, но тогда нужно обосновать, что искривляет так пространство и пространство именно физическое, а не математическое.

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

Если рассмотреть две соседние абсолютно идентичные конфигурации, можно ли будет про них сказать, что это разные события, и одно событие произошло после другого?

Сначала объясните, как Вы собираетесь различать две абсолютно идентичные конфигурации, если во вселенной кроме двух частиц больше ничего нет?

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

Можно усложнить вопрос. Допустим, мы воссоздали точную конфигурацию нашей Вселенной, которая была ранее. Будет ли это означать возврат к тому событию, или это новое событие?

Это вопрос терминологии. Как договоритесь называть такое состояние, так и будет.

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

И еще вдогонку вопрос. С одной стороны, физики говорят, что время не течет, но, с другой, что у времени есть направление. Как согласуются эти два утверждения?

Время не течет, протекают процессы в пространстве-времени. Причем во времени они протекают в определенном направлении - из прошлого в будущее.

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

Если представить, что Вселенная просто всегда существует в виде четырехмерного объекта, то какой тогда физический смысл в направленности одной из ее "протяженностей" (времени)?

А какой смысл представлять себе "всегда существующую" четырехмерную вселенную?

[Munin]

ragnarek
Дело в том, что физику не интересуют сами по себе конфигурации. Физику интересует динамика, то есть законы, по которым одни конфигурации переходят в другие конфигурации. Например:
- Второй закон Ньютона в механике;
- уравнения Максвелла в электромагнетизме;
- гамильтониан в квантовой теории.
Вот когда вы их опишете, будет о чём говорить. А пока вы не описали сколько-нибудь внятно никакой вселенной.

[arseniiv]

Давайте я предложу точное описание и сам же на него отвечу.

Берём ньютоновское пространство-время, пускаем туда две массивные классические частицы так, чтобы они, действительно, в некоторой ИСО обращались вокруг некоторой точки с периодом $T$. Это одна модель, назовём её $M$. Ещё счётное число моделей $M_n, n\in\mathbb Z_{>0}$ получим, вырезав из этого пространства-времени полосу $0\leqslant t\leqslant nT$ и склеив у неё точки $(0,\mathbf r)$ и $(nT,\mathbf r)$.

Теперь ответ: очевидно, в $M$ время не зацикливается, а в $M_n$ зацикливается, и протяжённость временного измерения для разных $n$ разная. А если мы не знаем с точностью, какой формы пространство-время, то нет смысла задавать вопросы, заданные ragnarek: мы тут видим практически одно и то же поведение, а пространства-времена разные.

[Cos(x-pi/2)]

Добавлю ещё пояснений (запоздалых как всегда; и не строгих, а самых простых, популяризаторских).

ragnarek
Размышлять "о вращении элементарных частиц друг вокруг друга" надо вдумчиво, ибо тут, как и в любом сюжете физики, важны детали. Вот смотрите.

1. Если Вы подразумеваете картину движения частиц по некоторым траекториям, то это уже не элементарные частицы, а классические тела, хоть и рассматриваемые приближённо как "материальные точки".

Классическое тело состоит из огромного количества частиц, и поэтому в теле на микроскопических масштабах всё время идут какие-то процессы, хотя бы пусть и медленные, малозаметные. Что-то в теле куда-то диффундирует, химически изменяется, разлагается, какие-то начальные неоднородности состава выравниваются, может быть. Вероятность возникновения в теле за конечное время микроскопической конфигурации, абсолютно идентичной той, которая когда-то уже была, исчезающе мала (на фоне даже ничтожной вероятности обезьяне напечатать"Гамлета").

Другими словами, образно говоря, всякое тело так ли сяк ли необратимо стареет. Или, иными словами, - в теле течёт его собственное время. Подобное понятие - собственное время, - одно из основных при модельном описании движения материальных точек в 4-мерном пространстве-времени. Сама длина мировой линии тела между любыми двумя точками на ней представляет интервал собственного времени тела (умноженного на $c)$ между этими точками.

Значит, если мы будем описывать вращение двух тел друг вокруг друга с помощью картины "мировых линий двух материальных точек в 4-мерном пространстве-времени", то после каждого оборота, даже если предположить точную повторяемость 3-мерной пространственной картины в этой модели, значения собственных времён в точках мировых линий будут новыми. То есть, тут не получается "зацикленности времени".

Кроме того, надо не забыть разобраться - с какой такой радости тела вращаются друг вокруг друга, а не летят равномерно и прямолинейно? Чтобы так вращаться, они должны притягиваться друг к другу. Видятся две возможные причины притяжения: а) тела заряжены электрическими зарядами противоположного знака; б) тела притягиваются из-за гравитации. В обоих случаях должно происходить излучение волн (электромагнитных или гравитационных), и тела будут постепенно сближаться, т. е. не будет иметь места повторяемость пространственной картины.


2. Если подразумеваются по-настоящему элементарные частицы, то, как показывает опыт, они не движутся по определённым траекториям. В наилучшем известном модельном описании элементарные частицы подчиняются квантовой механике. Квантовая механика говорит: у частиц нет определённых траекторий (это т.н. принцип неопределённости, один из основных в КМ). А нет траектории - нет и мировой линии, а без без мировой линии нет и собственного времени. Более того: квантовая механика допускает рассматривать так называемое "основное состояние" системы частиц - состояние с наименьшей энергией $E=E_{\min};$ оно обязательно стационарное, поскольку не может превратиться во что-то с ещё меньшими энергиями.

Волновая функция этого стационарного состояния зависит от времени $t$ (его можно понимать как время, засекаемое наблюдателем по своим часам) только через фазовый множитель $e^{-\frac{i}{\hbar}E_{\min}t}.$ Рассматривая только одну такую систему частиц во вселенной, можем спокойно выбрать $E_{\min}$ за нуль отсчёта энергии. Тогда получается вообще не зависящая от времени волновая функция системы частиц, и, значит, можем сказать, что, мол, да - время в этой квантовой системе не течёт.

ragnarek в сообщении #1350444 писал(а):

Если представить, что Вселенная просто всегда существует в виде четырехмерного объекта, то какой тогда физический смысл в направленности одной из ее "протяженностей" (времени)?

Здесь Вы, имхо, впадаете в характерную дилетантскую путаницу - путаете явления с их модельным математическим описанием. Об этом на форуме уже много раз говорилось, не стану пересказывать. По-простому говоря, "реальные объекты" или "реальные явления" - это то, что наблюдается в опытах. В опытах мы наблюдаем трехмерную картину движения тел, и прочие всякие процессы, как развивающиеся с течением времени. А 4-мерное пространство-время используется в ходе теоретического, модельного описания явлений, для решения конкретных расчётных задач. Философствовать о физическом смысле математических представлений не решая задач, - бессмысленно. Порешайте задачи, и сами увидите, какой физ. смысл там вкладывается в направленность времени. (Частенько в задачах что-то дано при $t_1,$ а рассчитать надо величины, относящиеся к $t_2>t_1.$ А бывает и так, что рассчитать надо величины, относящиеся к $t_0<t_1.$ Вот, физ. смысл - во всевозможных подобных расчётах; и не только в таких.)

[epros]

Guvertod в сообщении #1350301 писал(а):

Психологическое же направление времени, что живые существа помнят "прошлое" и не помнят "будущее" - тоже следствие второго начала.

И то есть фундаментальные законы физики в этом смысле вовсе не запрещают (нет явного противоречия) существование вселенных без второго начала, и , возможно, с существами, где кто-то каким-то образом помнит прошлое, а кто-то наоборот.

Тут явно что-то не додумано. Первое предложение абсолютно верное. Я бы даже сказал так: Модель процесса запоминания (живыми существами или кем угодно) информации существенным образом опирается на второе начало. Именно поэтому непротиворечивых моделей, в которых одни субъекты запоминали бы прошлое, а другие - будущее, просто нет. Можно, конечно, сказать, что "ничто не мешает им быть". Но пока такая модель не предъявлена, это рассуждение остаётся чистой спекуляцией.

[Guvertod]

epros
Ну, я лишь сказал, что прямо из фундаментальных законов физики не следует никаких запретов. Это было в контексте вопросов ТС.
Если вы можете привлечь науку, изучающую процессы запоминания с точки зрения статфизики и докажете, что без второго начала ничего на подобии памяти не может быть, то это будет интересно.

[ragnarek]

Cos(x-pi/2)

Цитата:

Значит, если мы будем описывать вращение двух тел друг вокруг друга с помощью картины "мировых линий двух материальных точек в 4-мерном пространстве-времени", то после каждого оборота, даже если предположить точную повторяемость 3-мерной пространственной картины в этой модели, значения собственных времён в точках мировых линий будут новыми. То есть, тут не получается "зацикленности времени".

Вот понятие собственного времени мне не понятно. Если рассмотреть человека как физический объект - то это определенная конфигурация элементарных частиц, которая постоянно меняется и по составу, и по взаимному расположению. С этой точки зрения ведь у этой системы не может быть собственного времени. Сегодня одни электроны, завтра другие. Если разобрать на детали - получается мешанина из элементарных частиц, которая хитрым образом взаимодействуя, создает иллюзию движения текущей конфигурации куда-то, а потом передает это "знание" следующей конфигурации частиц. А если рассматривать каждую частицу этой системы по-отдельности, то опять таки тут вроде как нет тоже собственного времени, так как ничего не записывается и не передается, и два соседних положения каждой отдельно взятой частицы не выглядят как следующими друг за другом...

[Cos(x-pi/2)]

ragnarek в сообщении #1350650 писал(а):

С этой точки зрения ведь у этой системы не может быть собственного времени.

Теперь мне непонятно, что именно Вам представляется непонятным. Экспериментальный факт: мы умеем отличать старое от молодого.

Примерами "часов" может служить всё. Человек меняется с возрастом, волосы седеют, и Вы даже по одному только внешнему виду человека можете примерно оценить его возраст, сможете отличить младенца от подростка и т.п. Археологи умеют оценивать "возраст" ископаемой находки. Антиквар умеет оценить "возраст" раритетной безделушки. Астрономы различают старые и молодые звёзды. Солнце тоже не вечное. Книга стоит на полке и с годами ветшает; бумага желтеет, становится хрупкой. И горы стареют, разрушаются. В механических часах необратимо раскручивается пружина. В электронных часах необратимо разряжается батарейка. В песочных - высыпается песок.

Т.е. в каждом теле идут те или иные необратимые процессы (они могут быть разнообразными, и при этом окружающая среда тоже может быть важна). С этой точки зрения "собственное время" тела - понятие, обобщённо характеризующее любой подобный феномен.