Comments 25
Если у нас есть одна частица, мы не можем определить, в какую сторону идёт время - обе стороны эквивалентны.
Если сталкиваются 2 частицы- тоже не можем.
...
Вопрос в том, сколько должно быть частиц, чтобы мы могли сказать - о, теперь направление времени понятно...?
Или можно переформулировать так: какова минимальная плотность (частиц на объем пространства), чтобы направление времени оформилось?
Возможно, @dionisdimetor, изучая тонны работ по физике, уже видел ответ на этот вопрос? )).
Дело не в количестве или плотности частиц, а в том, как между ними распределяется информация. В квантовой механике нет стрелы времени, любые взаимодействия потенциально обратимы. Сталкиваются две частицы - их состояния становятся коррелированными (запутанными). Каждая из них сталкивается с другими частицами - запутанность распространяется и на них. Информация как бы "заражает" частицы, распределяясь по системе - это называется декогеренцией. Когда частиц много, процесс кажется необратимым, но на практике всё сводится к вычислительным ресурсам. На квантовых компьютерах уже научились проводить обратимые операции скремблирования - распределения информации с одного кубита на группу запутанных между собой кубитов с последующей расшифровкой с помощью машинного обучения. Если для расшифровки и возвращения каждого кубита в исходное состояние требуется слишком много времени или много кубитов - декогеренция считается необратимой.
Сейчас предел обратимости - это порядка сотни частиц, столько же кубитов мы можем удерживать в когерентном состоянии. По мере масштабирования числа кубитов этот предел будет отодвигаться. Теоретически обратить вспять можно даже квантовое измерение (т.н. коллапс волновой функции), если стереть наблюдателю память и вернуть каждую частицу его мозга в исходное состояние. Но для этого нужен квантовый компьютер с 10^28 кубитами.
Если сталкиваются 2 частицы- тоже не можем.
Если 2 то по-моему уже можем. Если они заряжены, то одинаково заряженные будут отталкиваться и на них будут действовать соответствующие силы. Или, если у них есть масса, то на них будет действовать сила притяжения.
А если время обратить, то поменяются вектора сил, гравитация будет отталкивать частицы друг от друга, расстояние начнёт увеличиваться, ускорение они приобретут относительно друг друга в другую сторону.
Но тут другой, философский вопрос, а кто наблюдать будет, если у нас всего 2 частицы? То есть нужен хотя бы человек для этого, с приборами соответствующими и т.п. То есть выходит что макромир необходим чтобы наблюдать время.
А если время обратить, то поменяются вектора сил, гравитация будет отталкивать частицы друг от друга, расстояние начнёт увеличиваться, ускорение они приобретут относительно друг друга в другую сторону.
С чего им приобретать ускорение в другую сторону? В прямом времени они ускорялись, значит в обратном будут замедляться. Всё в точном согласии с законами притяжения. Если нам дадут две видеозаписи — прямую и развёрнутую — мы, естественно, увидим, что на них происходят разные процессы (на одном ускоряющееся сближение, на другом замедляющееся удаление), но оба эти процесса полностью согласуются с физическими формулами, и мы никак не сможем определить, какая из записей оригинальная, а какая развёрнутая.
С чего им приобретать ускорение в другую сторону?
Да, действительно. :) Даже если рассмотреть две неподвижные частицы, которые начали притягиваться, то в обратную сторону это будут две частицы которые разбегались и остановились (ну а потом начали сближение.) :)
Выходит даже без наблюдателя нужен макромир. :)
Так что, выходит направление времени это эмерждентное свойство?
Всё-таки есть способ! Соседний пост @Juhen навёл на мысль.
Ставим две частицы достаточно далеко и наблюдаем за ними. Если расстояние увеличивается (за счёт расширения Вселенной), значит время течёт прямо. Если уменьшается, значит время течёт в обратную сторону.
Если уменьшается, значит время течёт в обратную сторону.
Или внезапно обнаружилось, что наша Вселенная таки замкнута, и мы уже перешли в стадию сжатия. :-)
А как определим, что изменение расстояния между частицами происходит из-за расширения Вселенной, а не из-за действия неведомых нам сил, на дальних расстояниях превышающих силу гравитации?
Направление время эквивалентно и направленно в одну сторону с расширяющейся с ускорением вселенной. От «центра» ко «внешнему краю» С высокой долей вероятности, данное ускоряющееся расширение и есть наш эквивалент времени. То есть, с точки зрения наблюдателя время всегда движется в стороны «от наблюдателя» , где бы он ни находился. При этом, в случае одного стационарного наблюдателя и одного движущегося - своё время для каждого из них будет течь одинаково относительно их точек отсчета, но по разному с третьей, независимой точки отсчета…скорее всего это можно будет наблюдать с третьей точки как «ускорение динамичного наблюдателя» если движение направлено к «краю вселенной» или его «замедление» если направлено к «центру»
Значит ли это, что начни Вселенная сниматься, мы наблюдали бы обратное течение времени?
Скорее всего нет, так как энтропия уже «внесла свои коррективы» и «собраться в обратном порядке в первозданном виде» вселенная уже не сможет. То есть время двигалось бы точно так же как и в случае с расширением ( в стороны от объекта/наблюдателя) или в сторону направленную внутрь. Но ход времени для наблюдателя скорее всего не изменится, при смене направления.
В квантовой реальности стрелы времени может вообще не быть. Я краем уха слышал о "безвременнóй интерпретации"
Т.е. с их точки зрения энтропия обратима и с точки зрения уравнений нет разницы между ее увеличением и уменьшением?
Условно разбитое яйцо точно так же может собраться вновь...
Мне всегда казалось, что проблема обратимости времени всегда завязана именно с энтропийными процессами.
Проблема тут в том, что неубывание энтропии формулируется для статистически определяемых систем, да ещё и в вероятностных терминах. Если у нас есть полное описание системы, мы можем точно рассчитать, как она эволюционирует со временем, вероятности тут уже просто неприменимы. Если взять все атомы разбитого яйца (и все атомы, с которыми те успели провзаимодействовать) и одновременно задать им в точности противоположный импульс, то разбитое яйцо спокойно соберётся обратно. Но никто пока не может объяснить, почему этого никогда не происходит на практике. Ведь из формул физических процессов такая невозможность не выводится. В каком-то смысле закон о неубывании энтропии — это костыль, постулирующий, что "ну вот не бывает так, и всё, чего пристали!"
взять все атомы ... и задать им в точности противоположный импульс
Но невозможно же измерить скорость + позицию в точности ( https://ru.wikipedia.org/wiki/Принцип_неопределённости ), то есть вроде нельзя задать в точности противоположный импульс
Это уже вопрос реализации. Я говорил о том, что сама ситуация, когда разбитое яйцо берёт и собирается обратно, не противоречит ни одному физическому закону (кроме всё того же закона о неубывании энтропии, но даже он говорит лишь о вероятностном распределении поведений и допускает произвольные флуктуации).
Яйцо внутри курицы собирается из атомов и молекул... Можем ли мы сказать, что внутри курицы время течёт несколько иначе, чем снаружи?
Измерение в квантовой механике принципиально необратимо по времени.
Всего лишь потому, что в квантовой механике нет измерения. Термин "измерение" введён для перехода от квантовой механики к классической и предполагает наличие классического наблюдателя (или прибора). А если мы детально рассмотрим физические процессы, происходящие во время этого самого "измерения", то внезапно обнаружится, что они все могут быть описаны в терминах квантовой механики как обычные преобразования волновых функций, без всяких необратимостей. Просто таким способом невозможно будет получить классические значения наблюдаемых величин, которые обычно нас интересуют. Да и расчёт полного взаимодействия сумасшедшего числа частиц, из которых состоят прибор и наблюдатель, обычно лежит далеко за пределами наших возможностей.
Вообще то это принципиально квантовомеханический эффект, формулируемый в терминах квантовой механики (проекция на собственные вектора матрицы плотности, соответствующими системе "наблюдатель+внешний мир" c вероятностями, равными собственным значениям этой матрицы) и на самом деле происходящий постоянно, а не когда разумному наблюдателю вздумалось что то измерить - наблюдателем может быть любая элементарная частица. Без измерения (с точки зрения наблюдателя, не взаимодействующего с миром) волновая функция через какое то время будет описывать суперпозицию всех возможных состояний и для описания мира станет практически бесполезной.
Квантовомеханический эффект — это запутывание системы с окружающим миром, декогеренция. Она описывается точно такой же унитарной эволюцией, как и вся остальная квантовая механика, и поэтому по природе своей полностью обратима. Да, со временем всё становится запутанным со всем, и для наших сугубо практических задач такие результаты становятся неинтересными и бесполезными. И только из-за этого мы вводим понятие измерения и коллапса, когда часть волновой функции просто выбрасывается из уравнения, нарушая все мыслимые правила и нормы квантовой механики. И дальше мы работаем с оставшимся жалким обрубком. Естественно, эта операция уже будет необратимой, так как теряется информация. Но в самой квантовой механике, в описании эволюции систем, такой операции просто нет, она добавлена поверх, грубой и искусственной нашлёпкой.
Точно так же и матрицы плотности были добавлены для описания систем в смешанном состоянии, когда точное описание состояния нам недоступно, но работать как-то нужно. Точно так же как в классической термодинамике мы не можем работать на уровне индивидуальных частиц, ибо слишком уж их много. Приходится вводить более грубые коллективные характеристики, не позволяющие дать точное описание всей системы, но помогающие вычислять некоторые важные для нас характеристики системы.
Да почитайте хотя бы шестую главу фон Неймана, там как раз таки расписывается измерение, хотя неслолько сложновато и старомодно. Если хотите, могу упрощённо расписать. Это не нашлёпка, а естественная для квантовой механики вещь, такая же как и эволюция согласно уравнению Шрёдингера. Просто обычно рассматривается упрощённая задача типа "приготовили состояние - запустили квантовую магию - измерили результат" с чётким разделением эволюции и измерения. Это искусственное упрощение, в природе никто специально ничего не измеряет, измерение происходит постоянно.
Контрамоты, вот откуда они есть пошли./s
В квантовой реальности стрела времени может лететь в двух направлениях