Пространство-время и принцип неопределенности

У меня есть лишь ограниченные познания в теории относительности и квантовой физике, но, насколько мне известно, принцип неопределенности связывает неопределенность пространства и импульса частицы. Однако Эйнштейн объяснил, что пространство и время связаны друг с другом, а реальная ткань Вселенной — это пространство-время, через которое перемещаются все объекты.

Таким образом, кажется, что пространственная неопределенность должна быть пространственно-временной неопределенностью. Это неправильно? Может ли быть так, что вы знаете положение частицы, но не знаете точное время, когда она была там, и это порождает неопределенность в импульсе? Если да, то не будет ли это более элегантным способом выразить принцип неопределенности?

Поиск в Google по запросу «пространственно-временная неопределенность» дает статьи, которые выходят далеко за пределы моей головы. Хотя с математикой у меня все в порядке, мы едва коснулись квантовой механики в физике.

Связано: physics.stackexchange.com/q/72421/2451 и ссылки в нем.
Относительность и квантовая физика не объединены в одну теорию, поэтому все ответы будут больше похожи на предположения.

Ответы (3)

принцип неопределенности связывает неопределенность пространства и импульса частицы.

Это один из краеугольных камней квантовой механики, связанный с решениями уравнений квантовой механики. Квантовая механика — успешная теория, описывающая поведение частиц в микромире.

Принцип неопределенности Гейзенберга , HUP, математически описывается коммутационными соотношениями квантово-механических операторов, действующих на решениях, описывающих положение и импульс частицы. В общем, это касается пар наблюдаемых , и есть ряд пар, которые отображают неопределенность HUP, а не только импульс и положение.

Однако Эйнштейн объяснил, что пространство и время связаны друг с другом, а реальная ткань Вселенной — это пространство-время, через которое перемещаются все объекты.

Вы описываете общую теорию относительности . Это классическая теория, применимая к большим измерениям в пространстве и времени. Он не квантуется. Квантование гравитации является постоянным предметом исследований.

Отношения HUP будут существовать в соответствующем формате квантованных наблюдаемых общей теории относительности, как только будет достигнуто соглашение о квантовании гравитации.

В противном случае нет смысла смешивать две системы.

Для моего вопроса достаточно представления о четырехмерном пространстве-времени, оно не должно быть искривленным. Это плоское пространство-время является областью специальной теории относительности, которая предположительно хорошо сочетается с квантовой механикой. Я полагаю, что вопрос сводится к тому, чтобы спросить, последовательно ли рассматривать частицу как «облако» возможных ситуаций в пространстве-времени, и эта неопределенность того, где она была раньше и где она сейчас, порождает неопределенность в импульсе.
@camel «ткань вселенной» - это концепция общей теории относительности. У специальной теории относительности нет проблем с коммутаторами и HUP. ГУП выходит из коммутаторов операторов квантово-механической установки.

Нет. Принцип неопределенности имеет отношение к акту измерения. По сути, вы не можете одновременно измерить положение и импульс с произвольной степенью точности. Чем точнее вы измеряете одно, тем менее точным становится ваше измерение другого. Насколько я знаю, неопределенность в импульсе не будет результатом того, что вы не знаете, когда частица находилась в определенном месте.

Оно делает. Если вы уверены в импульсе частицы, вы не сможете узнать, где она находится, что в некоторой степени сводится к тому, что вы не знаете, когда частица находится в течение определенного интервала времени. «принцип неопределенности связан с актом измерения» недостаточно для ответа «нет» на мой вопрос...

Вопрос до конца не раскрыт. Вопрос лучше переформулировать так: «Может ли принцип неопределенности быть записан в ковариантной форме?» и ответ да. Например, я могу рассматривать четыре вектора (x,y,z,ict) и (px,py,pz,iE/c) как сопряженные и записать соотношение неопределенностей между ними.