Какова связь между тем, как время рассматривается в термодинамике, и тем, как время рассматривается в общей теории относительности?

Время для нас определялось естественными часами времен года и повторениями дня и ночи. Если вы посмотрите на историю времени, то даже единицы измерения в некоторых цивилизациях были переменными.

В классические греческие и римские времена они использовали двенадцать часов от восхода до заката; но так как летние дни и зимние ночи длиннее зимних дней и летних ночей, продолжительность часов менялась в течение года.

Часы не имели фиксированной длины, пока греки не решили, что такая система нужна им для теоретических расчетов. Гиппарх предложил делить день поровну на 24 часа, которые стали известны как часы равноденствия. Они основаны на 12 часах дневного света и 12 часах темноты в дни равноденствий. Однако обычные люди долгое время продолжали использовать часы, меняющиеся в зависимости от сезона. Только с появлением механических часов в Европе в 14 веке система, которую мы используем сегодня, стала общепринятой.

Эти единицы использовались локально на Ближнем Востоке до начала прошлого века, где ночь и день делились на двенадцать между закатом и восходом солнца. Они до сих пор используются в религиозных целях.

Существует история механических часов, а затем произошли атомная и квантово-механическая революции и атомные часы , которые могут определять единицу времени в любой системе, имеющей этот атом.

Параллельно физика определила стрелу времени термодинамически, изменением энтропии, и это стрела времени, которую мы используем на оси времени, чтобы определить$+$и$-$.

Мы переносим эту стрелу времени в специальную теорию относительности и имеем огромное количество данных, чтобы знать, что она работает без математических противоречий, и в общую теорию относительности. Мы существа, в которых доминирует классическая термодинамика. В научной фантастике можно найти и другие системы отсчета, но факт в том, что наша "координатная" база находится в классических измерениях.

Ты спрашиваешь:

Что мне неясно, так это то, как связаны эти разные взгляды на время, отсюда и вопрос

Даже для$(x,y,z)$координаты специальной и общей теории относительности вносят искажения относительно разных кинематических систем отсчета, но не меняют смысла$+$и$-$для релятивистского преобразования. Просто наше существование действует в соответствии с термодинамическими законами.$-$времени недостижимо, и нужно определить стрелу для истории вселенной.

Нет разных точек зрения, но есть расширенные взгляды, сохраняющие одно и то же определение стрелы времени от классической механики к релятивистской, где координаты приобретают разное поведение, но стрела времени фиксируется фактом нашего физического существования в классической сфере.

В термодинамике то, как рассматривается время, некоторым образом связано с энтропией. Второй закон термодинамики гласит, что энтропия изолированной системы никогда не уменьшается.

Такие системы самопроизвольно эволюционируют к тепловому равновесию. Это даст стрелу времени с точки зрения термодинамики.

Для нас естественно смотреть, как макрообъекты химически эволюционируют так же, как они, потому что мы к этому привыкли. Но реальность такова, что этот второй закон термодинамики определяет эволюцию макросистем, которые мы наблюдаем в нашей жизни. Химические реакции в макросистеме подчиняются второму закону термодинамики, и поэтому мы склонны считать, что эти макросистемы химически эволюционируют именно так, как они это делают. Этот термодинамический и химический закон даст стрелу времени в нашей жизни. Мы к этому привыкли, потому что именно так все, что мы видим, развивается в макромире.

Теперь ОТО объяснит вам, что если вы поместите двое часов в две разные гравитационные зоны, они (поскольку гравитационный потенциал будет разным в положении двух часов) будут тикать по-разному, если смотреть издалека.

Если вы посмотрите на свои собственные часы локально, они всегда будут тикать нормально. Когда вы сравните свои часы с другими часами, находящимися в другом гравитационном поле (с другим гравитационным потенциалом), вы увидите, что часы идут с разной скоростью. Очень хороший способ узнать об этом — задержка Шапиро.

Теперь вы спрашиваете, как связаны эти разные способы просмотра времени. Вы в основном спрашиваете, есть ли случайность между замедлением времени ОТО и законами термодинамики.

Возьмем очень странный пример.

1. Предположим, что замедление времени ОТО вызывает законы термодинамики.

Это означало бы, что гравитационный потенциал и разница между гравитационным потенциалом (между разными местами в космосе) обуславливают законы термодинамики. Предположим, что Земля является изолированной системой и движется к тепловому равновесию. Является ли этот второй закон термодинамики следствием замедления времени ОТО? Вызвано ли это тем, что гравитационный потенциал будет определять, как быстро будет течь время на Земле (по сравнению с другим местом в космосе, где гравитационный потенциал другой)? Нет.

Законы термодинамики основаны на процессах КМ. Мы никак не можем сказать, что энтропия вызвана замедлением времени ОТО.

2. Теперь попробуем наоборот, предположим, что замедление времени ОТО вызвано законами термодинамики.

Это означало бы, что мы можем доказать, что законы термодинамики, основанные на процессах КМ, вызывают замедление времени ОТО. Таким образом, в основном процессы КМ вызывают гравитационный потенциал, а разница между гравитационным потенциалом заставляет время течь с разной скоростью в разных точках пространства (где гравитационный потенциал разный). Чтобы доказать это, нам нужно было бы доказать, что гравитационный потенциал определяется процессами КМ. Это будет квантовая гравитация. На сегодняшний день у нас нет принятой теории всего (ТОО), которая включала бы в себя ОТО и КМ и могла бы объяснить и то, и другое на уровне КМ. Есть теории вроде теории струн, которые могут быть такими, но их нужно экспериментально проверить и доказать.

Чтобы ответить на ваш вопрос, чтобы сказать (или хотя бы подумать), что гравитационный потенциал (и гравитационные эффекты) вызываются теми же процессами КМ, которые вызывают законы термодинамики, нам нужно прежде всего описание ОТО на уровне КМ, и ОО.