Действительно ли существует обратимость времени в физике? [закрыто]

Микроскопические законы физики обратимы или, по меньшей мере, СРТ-симметричны (процессы инвариантны, если они протекают в обратном направлении во времени, в зеркале и с античастицами). Симметрия СРТ следует из симметрии Лоренца.

Муравей Лэнгтона, как и почти любая другая машина Тьюринга или клеточный автомат, не может быть микроскопически обратимым; это лишь одна из многих причин, почему муравей Лэнгтона (или любая машина Тьюринга или клеточный автомат того же класса) не может быть действительным законом физики. Это просто кусок развлекательной математики. Или модель в области компьютерных наук, если рекреационная математика для вас оскорбительна; все равно это одно и то же.

Физические принципы, такие как микроскопическая обратимость или СРТ-симметрия, не являются диковинками или рецептами для заявления «парадокса» всякий раз, когда система правил их нарушает. Вместо этого физические принципы предназначены для фальсификации и устранения предложенных правил, которые им не удовлетворяют. Так что муравья Лэнгтона нужно было немедленно убить как предложенную часть физики.

Между прочим, в то время как микроскопические законы физики должны соблюдать симметрию, эмерджентные законы, которые имеют дело с неполной информацией или, что то же самое, с ансамблями микросостояний, в любом случае необратимы. Это потому, что законы математической логики асимметричны по отношению к обращению времени. По определению, будущее есть следствие прошлого и импликация.$A\Rightarrow B$не$A$-$B$-симметричный. Эта основная логическая стрела времени является первичной асимметрией, которая подразумевает все термодинамические и связанные с ними стрелы времени.

Это действительно интересный вопрос, но в конечном итоге я думаю, что он связан с поиском слишком общего/абстрактного понятия того, что на самом деле означает «обратимость времени».

Сказать, что физика обратима во времени, во многих случаях эквивалентно утверждению, что энергия сохраняется. Законы физики работают одинаково и в прямом, и в обратном направлении. Или, другими словами:

Теоретически любое физическое явление может произойти наоборот при правильном стечении обстоятельств, какими бы маловероятными они ни были.

Я признаю, что это немного сбивает с толку. Вот пример, который дал мне профессор, который я нашел очень полезным:

Предположим, вы бросаете камень на землю с разумного расстояния (скажем, с метра). Камень не подпрыгивает, он просто падает на землю и останавливается.

Теперь предположим, что вы засняли происходящее и показываете видео двум разным людям — человеку А и человеку Б. Человеку А показывают видео так, как оно происходило, а человеку Б показывают видео наоборот.

Человек А видит, как камень падает на землю и останавливается. Человек Б видит, как камень, сначала неподвижно лежавший на земле, внезапно подпрыгнул на метр вверх. Человек Б справедливо заключает, что «это видео должно воспроизводиться в обратном порядке».

Здесь естественно сказать: «Очевидно, что обратимость времени — глупая идея. Если мы можем легко сказать, что одно видео воспроизводилось в обратном направлении, то законы физики не должны быть обратимыми во времени». Но это зависит от элементарного, неполного представления о том, что мы имеем в виду, когда говорим «обратимость времени».

Вот подвох. В законах физики нет ничего , что мешало бы камню вести себя так, как он ведет себя в видео, обращенном во времени. Когда камень ударился о землю и остановился, вся его кинетическая энергия превратилась в тепло, возбуждающее атомы в камне, земле и окружающем воздухе. Вся энергия все еще существует. Теоретически возможно , хотя и маловероятно, что все эти возбужденные атомы внезапно столкнутся с камнем таким образом, что отбросят его обратно на исходную высоту.

Этот сценарий очень, очень, ОЧЕНЬ маловероятен. Однако это не является физически невозможным. Это может произойти, потому что энергия камня была сохранена и теоретически может быть возвращена камню.

Человек Б, утверждая, что видео обращено во времени, приводит статистический, термодинамический аргумент. Они не говорят: «Камень не может внезапно выскочить из земли». Они говорят: «Чтобы камень выпрыгнул из земли вот так, нам потребовалось бы, чтобы все многочисленные атомы в земле внезапно ударились о него очень точным образом. Это так маловероятно, тогда как камень, падающий на землю, гораздо более простой и статистически вероятный процесс. Следовательно, весьма вероятно, что видео, которое я смотрю, перевернуто».

Проблема измерения в КМ. Проведение измерения и получение определенного результата необратимо во времени.