Почему время не обратимо?

[X-Strannik]

Нет такого измерения "время".
Нечего и обращать.
Есть только интервал между событиями, последовательность.
Даже если Вы поменяете причину и следствие местами, время не обратится - будет идти все наоборот в том же времени.

[ddn]

Bob Whiteman - ВСЕ маразм.

Bob Whiteman писал(а):

в чём принципиальная разница между пространством и временем? В том, что время одномерно! ... "стрела" времени, в том числе его необратимость, тесно связана с его одномерностью.

Разница между пространством и временем никак не связана с их размерностью. Она связана с порядком причинно-следственных связей между событиями (т.е. между локальными состояниями материи - ее состояниями вблизи мировых точек). Состояния материи во всех точках в мирового пространства (т.е. во всех точках пространства-времени, хотя выделять сами пространство и время пока рано) не произвольно, а подчиняется определенным взаимосвязям между этими состояниями - так называемыми уравнениям "движения" материи (впрочем, говорить о движении тоже пока рано). Для каждой мировой точки существуют некоторые области (множества) мировых точек, что состояния материи во всех точках каждой такой области определяет однозначно (т.е. детерминирует) состояное материи в данной точке (если область вкючает данную точку - этот факт тривиален) - в силу имеющихся уравнений "движения" материи, в силу того, что не всякое произвольное состояние материи физически допустимо. Заметим, речь здесь идет не об конкретной функциональной зависимости одного состояния материи от других, а просто о наличии самой зависимости - в этом специфика причинно-следственных взаимосвязей. Также видно, что эта зависимость носит детерминирующий характер, а не просто ограничивающий (возможные состояния в точке). Для обычной физики, если состояние материи в некоторой мировой области не детерминирует состояние материи в некоторой мировой точке, то состояние материи в этой точке вообще никак не ограничено (произвольно) этой областью. Замечательно, что эту взаимосвязь между локальными состояниями материи можно упорядочить сразу во всем мировом пространстве, задав порядок между мировыми точками (а не порядок между точками и областями). Суть этого упорядочения в том, что все точки, предшествующие по порядку данной (сама точка к ним не относится, ибо порядок строгий: not a<a), образуют такую область, которая детерминирует данную точку. Та физика, в которой это возможно, обладает причинностью, а сам порядок называется причинным порядком. Не трудно, по уравнениям состояния материи, ограничивающими своими решениями набор глобальных (во всех точках) состояний материи, т.е. по множеству допустимых (удовлетворяющих уравнениям) глобальных состояний материи определить все области детерминации каждой данной точки (этих областей, вообще говоря, будет несметное количество), но вот найти по данным уравнениям состояния (либо наборам областей детерминации) всевозможные причинные порядки, если таковые вообще существуют - это, в общем случае, очень сложная проблема (не знаю, решена ли она кем-то в такой теоретико-множественной постановке и ставилась ли кем-то, но аналогичный подход к изучению самой причинности применялся какой-то групой математиков, видел ссылки в одной книжке, но сейчас привести не могу). Далее, все мировые точки (соответствующие локальным состояниям материи) разбиваются на группы (пространственные слои) с попарно несравнимыми точками в одной группе, и так, чтобы точки каждой группы, все одновременно, либо только предшествовали (<) или были несравнимы, либо следовали (>) или были несравнимы со всеми точками каждой другой группы - что задает порядок самих групп. Причем, группы, предшествующие данной, должны содержать все точки, предшествующие всем точкам данной группы. Это всегда можно сделать, хотя и не всегда однозначно. Этим группам мы отнесем разные моменты времени, т.е. точкам одной группы припишем одну временную координату. Точки, относящиеся к одному моменту времени образуют пространство (пространственный слой).
В силу этого построения, во временном измерении причинная связь носит детерминирующий характер: прошлые события однозначно определяют будущие (для стохастической механики и, в частности квантовой, однозначно определяются вероятности либо их амплитуды вероятностей событий) - конкретная функциональная зависимость будущего состояния материи от ее состояний в прошлом здесь не существенна, она зависит от конкретного вида взаимодействия. Более того, для обычной механики это детерминирование "однослойно" (без истории) - чтобы определить будущее достаточно задать состояние материи в одном пространственном "слое" прошлого (т.е. в один момент времени), а не во все прошедшие моменты времени сразу. В пространстве, наоборот, по построению отсутствует не только детерминирование, но имеется полная независимость локальных состояний материи для одного момента времени. Это дает возможность получить все состояния материи в мировом пространстве, задавая сначала произвольное (в силу свойства пространства) состояние материи в некоторый момент времени (начальное состояние) и, пользуясь затем детерминизмом уравнений состояния материи, однозначно находить состояние материи во все будущие моменты времени во всех точках пространства (а если причинность обратима, то и во все прошлые моменты).
Как уже говорилось, с данными уравнениями состояния материи может быть согласовано множество разных причинных порядков, либо вовсе ни одного (причинности нет). Например, в механике порядок событий обратный обычному причинному порядоку также является причинным - это вызвано обратимостью уравнений движения (хотя сама обратимость есть нечто большее, чем наличие обратного причинного порядка), в некоторых случаях могут существовать и другие, "нестандартные" причинные порядки. Также, разбиение мировых точек на группы одного момента времени может быть неединственно (зависимость одновременности от выбора системы отсчета, согласованной с причинностью), что не имеет место для физики Ньютона, но имеет место для СТО.
Рассмотрим, модельную Вселенную из N>1 мировых точек. Пусть материя в каждой точке может иметь всего два состояния: 0 и 1. Если никаких ограничений на состояния материи нет, то имеется $2^N$ возможных глобальных состояний материи. Состояние материи в каждой точке независимо от состояния материи всех во всех остальных мировых точках. Потому, все точки относятся к одному моменту времени (временная ось имеет всего одну точку), и все точки образуют один пространственный слой.
Если на материю наложено одно уравнение: сумма состояний всех точек четна, то имеется $2^{N-1}$ решений состояний материи и единственная нетривиальная область, детерминирующая состояния любой точки (не содержащая самой этой точки) состоит из всех $2^{N-1}$ остальных точек, ибо никакая меньшая область не задает и даже не ограничитвает состоянния этой точки. Для такой взаимосвязи состояний имеется ровно $2^N$ причиных порядков (обратные к которым не причинны!) - по одному порядку для каждой точки, а время состоит из двух моментов: ко второму моменту относится лишь одна данная точка (пространственно в этот момент состоит из одной точки), а к первому моменту относятся все остальные $2^{N-1}$ точек - очевидно, что состояние материи в первый момент однозначно определяет ее состояние в другой момент.

Bob Whiteman писал(а):

... вселенная может существовать только в одномерном пространстве. И такое пространство будет "течь", иметь необратимость, похожую на необратимость времени. И также понятно почему: если в одномером пространстве (прямая) расположены материальные объекты в форме отрезков, то они не могут свободно перемещаться в произвольном направлении (их всего два), не наслаиваясь при этом друг на друга.

Из одномерности пространства, в виду вышеизложенного, никак еще не следует его способности стать причинным порядком. Это может иметь место в очень частных случаях, например, для невзаимодействующих (линейных) волн в одномерном пространстве без дисперсии: здесь уравнением движения будет уравнение Д' Аламбера - симметрия между пространством и временем здесь очевидна. Необратимость здесь вообще ни при чем. Обратимость как уже говорилось, вообще не есть сущностный признак причинности.

[Шимпанзе]

Вот здесь есть кое-что новое на заданную тему.


Шимпанзе

[ddn]

Шимпанзе писал(а):

Вот здесь есть кое-что новое на заданную тему. Шимпанзе

Лучше бы скачали и выложили файл. Тупой сайт scitation.aip.org не хочет выдавать пароль при регистрации - глюкнутый он.

[Котофеич]

ddn писал(а):

Шимпанзе писал(а):

Вот здесь есть кое-что новое на заданную тему. Шимпанзе

Лучше бы скачали и выложили файл. Тупой сайт scitation.aip.org не хочет выдавать пароль при регистрации - глюкнутый он.

Зачем. Наберите в гугле фамилию автора этой статьи и читайте, если сможете конечно.
http://front.math.ucdavis.edu/author/A.Ori

[ddn]

Вобщем, я перевел начало статьи с помощью интернет-переводчика (хотя и коряво) и понял, в общих чертах, суть. Там речь о возникновеннии замкнутой петли времени (в рамках ОТО), порождаемой совершенно правильными начальными условиями в некоторый прошлый момент времени. Автор, правда, опрометчиво называет все это - машиной времени (МВ), что конечно сильно сказано (мяхко говоря). Врятли наличие этой петли повлияет на возможность последовательного определения состояния материи во все моменты времени, начиная с начального момента - что и означает причинность. А машина времени должна причинность нарушать!!!.

Думаю, (нет, просто уверен!) при решении состояния материи и метрики последовательно во времени, начиная с начального, эта временная петля будет просто проигнорирована, она даже попадет в один слой пространства, т.е. слой точек одного момента времени в некоторой СО. Но разве точки на одной времени-подобной линии не являются причинно влияющими друг на друга, и разве точки из одного пространственного слоя не должны быть пространственно-подобны и, тем самым, полностью причинно-независимы, ибо только это дает возможность задать на данном пространственном слое произвольное в каждой точке начальное условие (а не согласовывать состояние материи в разных точках этого слоя) - все это так. Но нам и не придется выбирать согласованно состояния материи на замкнутой временной петле попавшей в один пространственный слой (вздумай мы выбрать начальное условие именно на этом слое) потому что это уже сделано, ведь мы изначально рассматриваем только одно решение состояния материи в пространстве-времени (ПВ). Это решение осесимметрично (в данной СО) и состояние материи на временной петле одинаково в каждый момент. А взять произвольное начальное условие и определяемое им произвольное решение мы не можем - исчезнет временная петля. Ведь особенность ОТО в том, что в ней причинно-следственный связи зависят от состояния материи (хотя, казалось бы, причинность должа полностью абстрагироваться от конкретных состояний материи при рассмотрении онтошения точек и областей ПВ друг к другу). Моя модель, рассмотренная выше, кстати также не предполагает влияния материи на причинность. Поэтому, тот факт, что в слой пространства попали временно-подобные линии не представляет ничего страшного - эти линии исчезнут, как только мы рассмотрим достаточно произвольные начальные условия в прошлом. Поэтому все претензии автора на построение модели МВ - сплошное недоразумение!

Заметим, что если решения не включяют класс обощенных функций, то для образования МВ и нарушения причинности нужна временная петля ненулевой меры, т.е. ненуленой толщины (не знаю как обстоит дело в вышеуказаной статье). И временная петля ненуленой толщины (существующая для произвольного начального условия, конечно!) не гарантирует, а только дает возможность нарушения причинности. Я говорил, что каждая мировая точка, если она не принадлежит самому начальному моменту времени, имеет области не содержащие саму эту точку, области, состояние материи на коих задает состояние в данной точке - но части и отдельные точки таких областей, вообще говоря, уже не являются детерминирующими. Если мы сделаем пространственно-подобное сечение "толстой" времени-подобной петли (точнее области таких петель) и зададим на этом сечении начальные условия, то решая уравнения движения и двигаясь по петле мы придем обратно к тому же сечению, но при решении уравнений движения мы использовали состояния не только в точках нашего сечения, но и других точек вне петли, ибо пространственно-подобное сечение времени-подобной петли может не оказаться еще детерминирующей областью (при решении уравнений по петле!) для любой из своих точек (чтобы такое стало возможным, петля должа быть "очень толстой") - а значит любое несовпадение начальных условий на сечении и состояний материи в точках этого сечения, даваемых решением уравнений движения могут быть устранены подходящим подбором состояний материи в точках вне петли. Более того, думаю в этом случае, что подходящим переопределением причинного порядка, можно вообще устранить наличие петель времени-подобных точек (времени-подобных не в смысле метрики, а в смысле наличия причинно-сравнимых точек).

Также замечу, что наличие временной петли не означает причинного цикла: кто сказал, что "движение" причинного порядка должно здесь идти по кругу? - может односторонне, от одной точки по двум путям к другой?! Например, пусть пространство сначало имеет топологию 3-х мерной сферы, потом происходит расщепление пространства на две изолированные сферы, а затем они снова сливаются в одну сферу. В момент отрыва, сферы соединены в особой точке - точке ветвления, в которой происходит и ветвление времени-подобных кривых (впрочем это говорить не корректно, речь может идти только о пучке кривых в особой точке) по одному на каждую область связности). Какие то из кривых, вышедшие из начальной особой точки снова попадут уже в конечную особую точку (в момент слияния) и выбрав по одной такой кривой из каждой сферы мы получим временную петлю (множество локально времени-подобных точек в смысле метрики), но это ведь не означает причинного цикла - здесь причинный порядок направлен в одну сторону, от одной особой точки к другой, но по двум путям (с попарно несравнимыми точками - ведь две сферы причинно не связаны). Тоже самое может быть и в обычном пространстве, но уже без его топологического расщепления, а расщепления кривых число в смысле метрики.

[Котофеич]

В рамках ОТО путешествие назад во времени это глупость.

[Lemur]

Время необратимо, потому, что мир единое целое. Время это свойство вселенной. Вселенная меняется и одновременно изменяются свойства всех объектов. Старая истина "в одну воду нельзя войти дважды".

[Котофеич]

Котофеич писал(а):

:evil: В рамках ОТО путешествие назад во времени это глупость.

Потому что на самом деле путешествие в прошлое хотя и возможно, но тем не менее не представляет большого интереса. В силу известного парадокса "дедушки" не может существовать идеальной машины времени. Так что если Вы вернетесь в свое детство, то ни себя родного ни своего дедушки Вы там не обнаружите, а Ваш родной город будет сильно отличаться от того города в котором Вы родились.

Вот например Шпаликов прекрасно это знал, хотя и не был профессором физики.
По несчастью или к счастью,
Истина проста:
Никогда не возвращайся
В прежние места.
Даже если пепелище
Выглядит вполне,
Не найти того, что ищем,
Ни тебе, ни мне.
Путешествия в обратно
Я бы запретил,
И прошу тебя, как брата,
Душу не мути.
А не то рвану по следу,
Кто меня вернёт?
И на валенках уеду
В сорок пятый год.

[Lemur]

Тут проблема несколько шире. Время свойство вселенной, как целого, поэтому идея пересилиться в мир, который остался в прошлом и сохранить самое себя - часть этого мира, нелогична.
Поэты живут особой логикой, которая часто приносит больше пользы чем ее научный аналог.

[ddn]

Может я и ошибаюсь, но по моему ссылка Глобальная лоренцева геометрия данная Котофеичем в теме К вопросу о переходе... это и есть та самая книга, о которой я упоминал в своем предпредыдущем сообщении, книга, где в свою очередь ссылаются на каких-то математиков, изучавших причинность в теоретико-множественной постановке, без всякой привязке к метрике.

[Апис]

Предлагаю свою гипотезу - о двойственности времени.

Находясь внутри пространства и двигаясь вместе с ним с одинаковой скоростью, невозможно ощутить ни течение времени не движение пространства. Но течение времени существует, значит, имеем двойственность времени и двойственность движения.
Основное движение - движение пространства.
Природное движение - движение материального мира в движущемся пространстве.
Время это движение пространства, отсюда существуют два вида времени.
Основное время – движение пространства.
Природное время – движение нашего материального мира в движущемся пространстве.
Основные характеристики движения-времени – движение происходит с ускорением, в одном направлении, о форме движения пока не будем говорить. На вопрос где же движется пространство, скажу - в хаосе безвременья. Хаосом безвременья нельзя назвать стационарное пространство, пространство без движения, потому что там существует пусть бесконечно малое, но движение, пусть бесконечно малое, но течение времени. Благодаря этому бесконечно малому движению и возникает основное движение пространства и времени.
Совпадают ли два течения времени? Несколько изменим постановку вопроса и спросим, каковы различия между двумя течениями времени.
В основном движении в основном времени, в любой произвольно взятой точке пространстве, если она двигается вместе с пространством и вместе со временем, с одной скоростью. То невозможно ощутить ни движения, ни времени.
Природное время это движение материального мира, относительно движущегося пространства. Если быть точным, природное время это величина изменения скорости движения основного времени, при движении материального мира в движущемся пространстве. И эта величина зависит от направления движения материального мира в пространстве, по отношению к направлению движения самого пространства.

Природное время, а значит и природные изменения, не меняют направление, меняется только скорость изменений. Природные изменения необратимы, природные изменения, как и природное время не повернуть вспять. То есть в природном времени нельзя двигаться, течение природного времени можно лишь ускорить или замедлить при перемещении в основном времени.

Вот мы и подошли к пониманию кардинального отличия основного времени от природного времени. В основном времени можно двигаться, в природном времени двигаться нельзя.

Всё то, что мы называем одним словом – жизнь, обусловлено природным движением. Более точно, жизнь, развитие жизни обусловлено разницей в скорости движения между основным движением пространства и движением материального мира. Весь материальный мир, как бы отстаёт немного, его засасывает за собой основное движение, основное время. Даже если в какой-то точке природное движение сравняется с основным, и тогда вследствие ускоренного основного движения, ускоренного течения основного времени, материальный мир будет немного запаздывать в своём движении и его будет тянуть за собой ускоренное движение пространства, сиречь ускоренное движение основного времени. Что и обусловливает развитие жизни и саму жизнь.