Мне любопытно, что имеется в виду под временем как еще одним измерением, подобным трем (наблюдаемым) пространственным измерениям. Означает ли это, согласно общей теории относительности, что прошлое и будущее уже «существуют» и что мы просто движемся сквозь них, как мы движемся через пространственные измерения? Или время является измерением просто математической конструкцией, позволяющей нам вычислять эффекты замедления времени? Знаем ли мы вообще ответ на этот вопрос?
Интуитивно мне кажется, что прошлое «существует» только в наших воспоминаниях, а будущее «еще не наступило», так что все, что существует, — это настоящее...
Уточнение
Я полагаю, мне следует пояснить, что я имею в виду под «существует». Три пространственных измерения определенно существуют. Вы можете путешествовать по ним, и это не просто абстрактная математика.
Чего вы не можете сделать, так это путешествовать быстрее, чем C в пространстве. Но если бы вы знали, когда останавливаетесь, там что-то было бы.
Теперь, если вы возьмете гипотетический пример путешествия во времени, здесь есть два разных вопроса, которые следуют одной и той же линии рассуждений. В настоящее время у нас нет технологии для путешествий во времени, и это кажется чрезвычайно сложной задачей. Но если бы вы могли , было ли бы там что-то, куда можно было бы отправиться?
Таким образом, даже если путешествовать во времени невозможно, наши теории все же могут сообщить нам, существуют ли прошлое и будущее в том же смысле, что и настоящее, согласно вышеизложенным принципам. Это не должен был быть вопрос о путешествии во времени… Просто вопрос о фундаментальной природе пространства-времени: существуют все «настоящее» или только одно «настоящее», и что наши нынешние теории говорят или не говорят нам о ответ на этот вопрос.
Дальнейшее уточнение
Итак, как услужливо указал один из ответов, относительность определенно утверждает, что не существует «привилегированного настоящего» или настоящего, которое предпочитает природа и с которым измеряются все другие моменты времени. Я понял это еще до того, как задал вопрос.
Но вы все же могли бы задать вопрос, существуют ли в собственной системе отсчета наблюдателя его собственное прошлое и будущее?
Для иллюстрации: представьте, что вместо трех пространственных измерений у нас было только два. Когда пространство растягивалось, оно расширяло или сжимало сетку, начерченную на пространстве-времени «бумажной» вселенной. Но «бумага» не выйдет из своей плоскости (НЕ как батут).
Время было бы третьим измерением с бесконечно малыми листами пространства, уложенными один за другим. Растягивание времени означало бы втягивание или вытягивание листа, как батута.
Итак, в этой иллюстративной вселенной, если прошлое и будущее существуют, существует почти бесконечное количество листов срезов настоящего в порядке от рождения вселенной до ее смерти. Если существует только настоящее, всегда есть только один срез, и он меняется со временем.
Можем ли мы сказать, какая точка зрения верна конкретно, а не только с точки зрения математики? (Если вы не заметили, я не математик, но я рисую)
На самом деле вам не нужна общая теория относительности или даже специальная теория относительности, чтобы разобраться в этой проблеме. Рассмотрим, например, общую форму второго закона Ньютона,
В некотором смысле вопрос о том, «существует ли» время, на самом деле не является вопросом, на который может ответить любая теория. Что такое математический конструкт и что там на самом деле? (и что вы подразумеваете под «там»?) Это не то, что вы можете искать в математике за помощью.
так что все, что существует, есть настоящее...
Эта точка зрения называется презентизмом , и она явно противоречит как СТО, так и СТО.
В специальной теории относительности прошлое и будущее «существуют» просто из-за относительности одновременности.
Рассмотрим две относительно движущиеся системы отсчета в стандартной конфигурации и событие, в котором оба начала координат совмещены.
Обратите внимание, что все другие события, одновременные с этим событием в одном кадре, находятся либо в прошлом, либо в будущем этого события в другом кадре.
Иными словами, нет привилегированного «настоящего» (пространственного гиперсреза).
Общая теория относительности не делает никаких утверждений о существовании. Так что ответ на ваш вопрос - нет.
Общая теория относительности рассматривает время как измерение, подобное пространству (хотя и с другим метрическим знаком). Это просто означает, что наблюдатели с разной скоростью получают разные трехмерные виды в перспективе одних и тех же 4-х измерений, точно так же, как могут различаться двухмерные виды в перспективе одного и того же трехмерного объекта.
Однако общая теория относительности совместима как с (i) представлением о том, что пространство-время растет вдоль пространственноподобной гиперповерхности, содержащей все «сейчас» разных наблюдателей, так и с (ii) представлением о том, что пространственно-временные события предопределены, а наблюдатели просто движутся. через это. Предсказания общей теории относительности никоим образом не зависят от этого.
(i) совместима, поскольку существует непротиворечивая динамика перехода между произвольной пространственноподобной гиперповерхностью к лежащей в ее будущем гиперповерхности, которая полностью ковариантна. (Это дает многопальцевое время Уиллера.)
(ii) иногда называется блочной вселенной и, очевидно, является ковариантным.
ОТО предполагает определенные уравнения и выводит из них следствия. Уравнения имеют значение как для тех, кто думает (0), что ничего не существует, кроме нашего знания о вещах (эпистемический взгляд), так и для тех, кто думает (i), что четырехмерное пространство-время существует раз и навсегда, и мы волочимся по мировым линиям, и для для тех, кто думает, что (ii) четырехмерное пространство-время растет по мере того, как мы проходим вдоль мировых линий, и для тех, кто думает (iii), что прошлое не существует, но закодировано в настоящем как память. Ничто из этого не является существенным для ОТО: математическая непротиворечивость требует только того, чтобы динамические уравнения ОТО были логически осмысленными. Они есть. Это не имеет никакого отношения к значению ОТО для реальности.
(iii) наш повседневный опыт — прошлое уходит в память; но это не легко сделать формально строгим. «память» — это не «настоящее» в смысле поверхности Коши, как в ответе, данном здесь Альфредом Центавром, а то, что доступно наблюдателю в данное время в данном положении, т. е. поля в окрестности пространственно-временной точки. Это все, что наблюдатель (даже такой коллектив, как все физики на Земле) может когда-либо знать о прошлом, настоящем и будущем.
Обратите внимание: всякий раз, когда мы интерпретируем общую теорию относительности, нам приходится вводить наблюдателей, и тогда все становится нековариантным. То, что наблюдатель считает реальным, всегда зависит от наблюдателя. (То, что амеба считает реальным, сильно отличается от того, что ребенок считает реальным, и того, что принимает за реальность подготовленный физик. Не существует объективного понятия переживаемой реальности. скорости, которые не имеют независимого от системы отсчета значения.Даже измеримая информация становится независимой от системы отсчета (и, таким образом, сравнимой с теорией) только путем постобработки необработанных данных, зависящих от системы отсчета.
Общая теория относительности, как и все физические теории, представляет собой математическую модель Вселенной. Под этим я подразумеваю, что это позволяет мне взять некоторые начальные условия и рассчитать, что произойдет, когда я буду двигаться вперед (или назад) во времени.
Говоря как платоник, я считаю, что в моей математической модели существуют прошлое и будущее, а время, которое я переживаю, есть в основном просто удобная параметризация траектории через некоторое конфигурационное пространство. На самом деле я бы пошел дальше и сказал, что конфигурационное пространство тоже существует.
Но я предполагаю, что вы спрашиваете о реальном мире, и ответ таков, что я не знаю, потому что я не знаю, являются ли ОТО и реальный мир одним и тем же, или же ОТО — это просто модель. Вы должны пойти и спросить философа.
На мой взгляд, специальная теория относительности уже имеет эту «проблему».
В ньютоновской теории время абсолютно, поэтому все разделяют прошлое и будущее со всеми. Понятие прошлого и будущего ясно. Они могут или не могут быть предопределены, в теории нечего решать этот вопрос.
В специальной теории относительности у вас есть относительность одновременности.
В системе отсчета усиленного наблюдателя присутствует наклонная линия, в то время как у статического наблюдателя присутствует ось x. Поэтому настоящее повышенного наблюдателя содержит в себе даже прошлое и будущее статического наблюдателя. Это похоже на то, что будущее статического наблюдателя «уже есть», в настоящем живет бустированный наблюдатель.
Дело в том, что настоящее наблюдателя есть пространственноподобный срез. В каком-то смысле сомнительно утверждать, что «то настоящее» существует, ведь без сверхсветовой скорости ни один наблюдатель не может выйти за пределы светового конуса и увидеть настоящее. Определяя существование с помощью «возможности испытать», я бы заключил, что нет, будущее уже не существует и мое прошлое не просматривается будущими наблюдателями.
В любом случае, это действительно хороший вопрос.
Общая теория относительности использует статическое пространство-время в качестве модели нашей Вселенной, поэтому естественно думать, что и настоящее, и будущее действительно существуют. Несмотря на то, что топологии, которые позволяют путешествовать во времени через червоточины, в принципе возможны, структура не включает мета-время, т. е. геометрия пространства-времени в целом — и, следовательно, энергия-импульс всей материи — остается фиксированной, что запрещает любые интересные режимы путешествия во времени.
Я также хотел бы обратиться к некоторым отдельным пунктам вашего разъяснения:
Три пространственных измерения определенно существуют. Вы можете путешествовать по ним, и это не просто абстрактная математика.
Вы движетесь не в пространстве в одиночестве, а в пространстве-времени: каждую секунду вы путешествуете в свое будущее.
Чего вы не можете сделать, так это путешествовать быстрее, чем C в пространстве. Но если бы вы знали, когда останавливаетесь, там что-то было бы.
Путешествие быстрее, чем также означает, что вы окажетесь в чьем-то прошлом. Если это ваш критерий, то прошлое действительно существует.
В настоящее время у нас нет технологии для путешествий во времени, и это кажется чрезвычайно сложной задачей.
Это не так: вы уже делаете это прямо сейчас.
Было бы полезно подумать об этом так: вы двигаетесь в пространстве-времени с постоянной скоростью. . При ускорении все, что вы делаете, — это меняете направление, в котором движетесь. Поскольку специальная теория относительности запрещает ускорение от к (куда будет относительной скоростью в пространственном направлении), вы не можете двигаться назад во времени, «поворачиваясь».
Однако существует аннигиляция частица-античастица, которая выглядит как комптоновское рассеяние, повернутое под прямым углом в пространстве Минковского, то есть вместо того, чтобы электрон и позитрон аннигилировали в два фотона, мы можем интерпретировать это как одиночный электрон, который отскакивает назад во времени.
Если вы примете эту интерпретацию за чистую монету, это будет означать, что когда вы подносите руку к лучу антипротонов и происходит взаимодействие, этот антипротон является частью вас, движущейся назад во времени.
Это не означает, что человек, созданный из антиматерии, будет ощущать течение времени в обратном направлении, поскольку законы физики (в основном) одинаковы для материи и антиматерии, и сознание вашей антиматерии должно ощущать время так же, как и вы.
На вопрос о субъективной стреле времени нельзя ответить с помощью теории относительности, но приведенный выше пример (удерживая руку в пучке протонов) на самом деле дает подсказку: в отличие от чистой электрон-позитронной аннигиляции, беспорядочная протонно-антипротонная аннигиляция создает целую кучу новых частиц, и обращение вспять процесса означало бы воссоздание столкновения нескольких частиц.
Общая теория относительности сама по себе нейтральна в этом вопросе. Традиционная метрика обработки пространства-времени, кажется, поддерживает этернализм, известный как блочная вселенная, но эквивалентный формализм ADM, похоже, поддерживает презентизм.
Общая теория относительности лучше всего понимается с точки зрения уравнений поля Эйнштейна :
Решениями этого семейства уравнений являются метрические тензорные поля :
В обсуждениях это иногда сводится к метрическому тензору или метрике (и, возможно, это неверно). В любом случае поле метрического тензора присваивает метрический тензор каждой точке пространства и времени (пространство-время) и сообщает нам результат при сравнении с векторами в пространстве-времени.
Это метрическое тензорное поле само по себе статично, поэтому оно определено на все времена. Большинство исследовательских вопросов, касающихся общей теории относительности, на самом деле связаны с попыткой выяснить, что представляет собой реальное универсальное метрическое тензорное поле.
Если бы общая теория относительности была полным ответом, то кривизна пространства была бы определена на все времена. Поскольку энергия и кривизна связаны, решения уравнений поля Эйнштейна описывают распределение материи во все времена. Существуют итерационные подходы к нахождению решений уравнений, и сам Эйнштейн использовал такие подходы в расчетах смещения перигелия Меркурия примерно в 1913 году .
По сути, время — это координата в векторном пространстве четырех измерений. Если общая теория относительности верна, то есть какое-то решение уравнений поля Эйнштейна, которое говорит нам, как сравнивать с векторами. Эти результаты меняются вместе с кривизной многообразия, что также сообщает нам о распределении энергии во Вселенной. Так что не столько прошлое, настоящее и будущее «существуют», сколько эти вещи определены и имеют ясное значение в общей теории относительности.
Я думаю, что знать будущее НАМНОГО сложнее, чем знать прошлое. Прошлое уже произошло, поэтому свет, излучаемый любым событием в прошлом, прямо сейчас находится в космосе. Например, если бы вы могли путешествовать быстрее света, вы могли бы догнать свет, испускаемый убийством Кеннеди, и испытать его снова и снова.
Предположительно, вы могли бы знать будущее тогда и только тогда, когда вы точно и безошибочно знаете текущее состояние ВСЕХ вещей. Например, предсказание погоды ограничено отсутствием у нас знаний о каждой отдельной частице и состоянии в атмосфере. Предполагая, что мы знаем ВСЕ обо ВСЕХ факторах, влияющих на погоду, И знаем ВСЕ о текущем состоянии всего, что связано с погодой, мы могли бы точно и точно знать погоду через 500 лет в будущем.
Я думаю, что это теоретически возможно, но невозможно достичь. Энергозатраты на сбор всей необходимой информации были бы астрономическими... даже для предсказания погоды на 100 дней вперед. Вы должны были бы знать положение и импульс каждой отдельной частицы в атмосфере. Я полагаю, что Гейзенберг предположил, что это невозможно.
Герман Вейль писал:
Мир просто есть , его не бывает. Лишь взору моего сознания, ползущему вверх по линии жизни моего тела, оживает отрезок этого мира, как мимолетный образ в пространстве, непрерывно меняющийся во времени.
Когда он пишет « есть », он не имеет в виду, что мир существует во времени (всегда сложно определить время, не обращаясь к нему на самом деле), но что он (невременной) просто существует. Для Вейля (а также для Эйнштейна и многих других) время существует только во взоре его (нашего) сознания.
Прекрасная аналогия с шарманкой. Заранее записанную нотную дорожку можно сравнить с миром, нас можно сравнить с колесной лирой, которая движется относительно нотной дорожки, а музыку можно сравнить со временем, которое оживает, когда мы слышим музыку (конечно, это игра на шарманке тоже часть мира, который, по Вейлю, просто есть , но тем не менее может служить аналогией).
С другой стороны, с тем же успехом можно сказать, что именно нотная лента (которая в данном случае пишет сама себя, или, лучше сказать, пишется на месте нотописцами во время прокатки) движется относительно нас (шарманка). -gurdy) и музыка существует независимо от того, слушаем мы ее или нет. То есть объективная музыка как колебания воздуха. Воспринимаемой музыки, конечно же, не существует, если мы ее не слушаем.
Я думаю, невозможно доказать, какая из двух эквивалентных интерпретаций верна (см. более математический ответ Эмилио Писанти). Это дело вкуса, и я думаю, что люди, считающие, что все написано заранее (я, конечно, к ним не отношусь), предпочитают первую интерпретацию, а люди, которые так не думают (я к ним, конечно, отношусь, но не по основания академической «свободы воли») предпочитают второе толкование.
Аргус
Аргус
Джон
Аникс
пользователь70968
Рексирус
Шинг
Кнчжоу