@DisasterlyDisco поднял несколько очень хороших замечаний относительно размерности пространства-времени, а @AdrianColomitchi также указал на фундаментальные проблемы с презентацией. Что касается этого, я хотел бы уточнить, давая некоторое представление о том, как правильно использовать терминологию квантовой механики.

вступление

В физике такие слова, как «состояние», «размерность» и «квант», имеют очень специфическое математическое значение. Таким образом, система, основанная на неправильном использовании этих понятий, для тренированного уха не будет звучать последовательно и, следовательно, нереалистично.

В квантовой механике «состояние» относится к математическому формированию, известному как волновая функция. Волновая функция содержит информацию о вероятности того, что эта система имеет определенное квантовое число. Эти квантовые числа соответствуют вещам, называемым наблюдаемыми, которые мы можем измерить.

Все это очень абстрактно (квантовая механика этим печально известна), поэтому вот пример, который, надеюсь, прояснит, как использовать терминологию.

Простой пример: демонстрация применения квантовых принципов

Представьте, что у вас есть только одна частица: если бы это была классическая механика, это было бы легко, вы можете описать все об этой физике частицы с помощью нескольких величин: где она находится: (x, y, z, t), ее импульс ($p_x$,$p_y$,$p_z$) и его полная энергия: H = T+V, где T — кинетическая энергия, которую можно получить из массы и импульса, а V — потенциалы, под действием которых находится частица. Хотя это кажется сложным, но, зная все эти величины, вы знаете все, что есть о частице, более того, зная эти вещи, вы можете точно предсказать, как будет двигаться частица: ее скорость и ускорение.

Это не относится к квантовым частицам, а это означает, что они должны описываться волновой функцией. Давайте рассмотрим действительно простой пример:

Рассмотрим только одну квантовую частицу, которая не находится под влиянием какого-либо потенциала. Мы бы описали его с помощью волновой функции, чтобы действительно упростить его, ограничим его движение одним измерением (ось x):

$|\Psi \rangle$

Так что же делает эта частица? Ответа мы не знаем, но можем сделать обоснованное предположение. Во-первых, частица может распространяться (или двигаться) либо в направлении +x, либо в направлении -x, поэтому мы говорим, что ее полная волновая функция является суперпозицией этих двух «состояний»:

$|\Psi \rangle = |\phi\rangle_+ + |\phi\rangle_-$

Это не означает (что, к сожалению, является самым научно-популярным способом говорить об этом), что частица движется как в +х, так и в -х направлениях, это означает, что частица имеет вероятности двигаться в каждое из направлений +x и -x, и мы не можем знать наверняка, пока не измерим частицу.

Итак, у нас есть волновая функция, но где находится частица. У меня пока нет координаты топора. Как мне это получить? Ответ заключается в том, что он похоронен в волновой функции. Таким образом, чтобы получить его из волновой функции, вы применяете оператор положения и выполняете то, что называется «внутренним произведением» на интервале [$x_a$,$x_b$]:

$\langle \Psi|X\Psi \rangle$

Теперь я знаю вероятность того, что частица находится между$x_a$и$x_b$. Но я до сих пор не знаю, где он находится. Это потому, что это лучшее, что мы можем сделать с квантовой механикой.

А как же его импульс, ответ тот же:

$\langle \Psi|P\Psi \rangle$

Не беспокойтесь о математике того, как делать эти вычисления. Для этого потребуется пройти университетский курс квантовой механики, и, к счастью, не обязательно понимать, как это работает.

Итак, если мы не можем знать энергию здесь, как мы можем говорить об энергии в квантовой механике, если мы можем получить только вероятности?

Ответом на этот вопрос является загадка квантовых чисел: как в квантовых, так и в классических системах частицы могут находиться где угодно. Но в квантовых системах, в отличие от классических систем, они не могут иметь любое значение энергии, а должны содержать определенные единицы энергии, которые могут увеличиваться/уменьшаться на дискретных уровнях.

Однако опять же, мы не можем знать наверняка точное значение частиц, но только до тех пор, пока не «измерим» его. Измерение не обязательно должно включать научный инструмент, оно просто относится к взаимодействию, которому подвергается частица, которое коллапсирует волновую функцию, и можно наблюдать «фактические» значения.

Теперь, если вы увлечены математикой, вы могли бы заметить здесь что-то немного странное; Я заявил, что скалярное произведение волновой функции при применении наблюдаемого оператора возвращает вероятность для наблюдаемой. Но в нашем примере выше внутренний продукт волновой функции будет выглядеть так:

$\langle \Psi | \Psi \rangle$

который расширится до этого:

$(\langle\phi|_+ + \langle\phi|_- ) (|\phi\rangle_+ + |\phi\rangle_-\rangle)$

и полностью расширяется:

$_+ \langle\phi|\phi\rangle_+ \ + \ _+ \langle\phi|\phi\rangle_- \ + \ _- \langle\phi||\phi\rangle_+ \ + \ _- \langle\phi|\phi\rangle_-$

О-о...

Наша математика работает, только если, подразумевая, что состояния ортогональны$\ _+ \langle\phi|\phi\rangle_- \ = \ _- \langle\phi|\phi\rangle_+ = 0$

Но +x и -x явно не ортогональны, что дает.

Это связано с тем, что состояния частицы, движущейся в этих направлениях, ортогональны, а не сами фактические направления.

Как это относится к вопросу

Как это отвечает на ваш вопрос? Давайте по частям:

Я объединил три измерения времени и использую состояния квантового времени, чтобы время не сливалось воедино.

Используя пример в качестве ссылки, квантовые состояния относятся к волновым функциям, а не к физическим измерениям, таким как x, y, z. Хотя волновые функции включают в свою конструкцию физическую размерность, они применимы только к самим квантовым частицам. Как показано в примере, квантовая механика не подразумевает, что отдельные состояния сливаются вместе до тех пор, пока они не будут обнаружены, но служит для обеспечения вероятностей относительно фактических значений наблюдаемых, таких как положение и импульсы.

Мы не будем говорить о квантовом «временном состоянии», точно так же, как нет квантовых состояний положения или квантового состояния энергии. Существует квантовое состояние, которое может быть суперпозицией отдельных математически «ортогональных» квантовых состояний.

Вся Вселенная рассматривается как объект времени, поэтому тот факт, что она становится шире или толще, не нарушает закон сохранения.

Существует около 16 законов сохранения, из которых 6 всегда верны. Если закон сохранения нарушается, мы говорим, что существуют условия для нарушения закона, и называем это нарушением симметрии. Так что же такое «объект времени»? И какие законы сохранения, будучи «объектом времени», предотвращают разрушение Вселенной?

Насколько я понимаю, это должно работать и не нарушать общепринятую текущую теоретическую физику [относительно трех измерений времени]

Использование здесь слова «размерность» не соответствует математическому определению. Математическое определение измерения относится к самому основному элементу, необходимому для определения одной точки в математическом пространстве. Ваши три «измерения» на самом деле являются тремя ограничениями на то, как работает время в вашей истории, давайте рассмотрим каждое из них:

Причинность: Первое измерение времени — это причинность. Причина следует за следствием в классической «линии времени». Вы не можете изменить свою временную шкалу. Каждый момент времени представляет квантовое состояние времени и отдельную нить времени.

Я согласен, что для построения логической системы нельзя нарушать причинно-следственную связь. Не позволять вашим персонажам изменять свою временную шкалу было бы хорошим способом предотвратить причинно-следственные парадоксы. Однако последнее предложение на самом деле не имеет смысла с точки зрения использования физического языка. См. выше значение термина «квантовое состояние». Чтобы проиллюстрировать, момент времени был бы бессмысленным образованием для квантового состояния, что эквивалентно высказыванию «квантовые состояния x = 3».

Синхронность: второе измерение — это синхронность. Все точки смещены на момент времени, поэтому все точки времени происходят одновременно в отдельных строках квантового времени. Вы можете «путешествовать» в свое детство и что-то менять, но изменения затрагивают только это состояние времени, поэтому, когда вы возвращаетесь домой, ваша вселенная остается прежней.

«Момент времени» как мера кого? Все время связано с определенными системами отсчета в нашей собственной вселенной. Это не означает, что время не подчиняется определенным правилам, оно определенно подчиняется, но эти правила позволяют различным системам отсчета измерять временные интервалы по-разному.

Что такое «отдельная строка квантового времени»? Это причудливый способ обозначения одной вселенной в мультивселенной? Если да, то как связаны эти мультистихи. Поищите варианты Брайана Грина о том, как могут существовать мультивселенные, если вам интересно, как построить мультивселенную, не нарушающую известные законы физики.

Вероятность: Это мое наименее проработанное измерение и наименее критичное для сюжета. Все наблюдаемые возможные квантовые события происходят, и чем больше их наблюдается, тем толще становится наблюдаемая Вселенная.

Что такое наблюдаемая Вселенная? Это способ сказать о мультивселенной или о буквально наблюдаемой вселенной, которая в реальной реальности состоит из всех звезд и галактик, которые мы можем видеть с Земли. Означает ли это, что к реальной вселенной каким-то образом добавляются новые вселенные? Из предыдущих описаний кажется, что вы хотите мультивселенную.

Означает ли это, что все возможные квантовые события происходят не в одной вселенной, а распространяются по мультивселенной? Если да, то я бы рассмотрел последствия этого. Например, если вероятность квантового числа, определяемая квантовым состоянием, состоящим из двух состояний, равна 0,3 для состояния А по сравнению с 0,7 для состояния В, означает ли это, что в одной вселенной состояние А является фактическим состоянием? а для другого это состояние B является фактическим состоянием (всего два). Или означает ли это, что существует семь вселенных с состоянием В и только три, для которых состояние А является действительным?

Также помните, что квантовые состояния очень отличаются от человеческих решений (для которых физика в настоящее время неизвестна). Общие трофеи могут относиться к монументальным и поворотным моментам в истории: например, президент отдает приказ о ядерном ударе. В одной вселенной забастовка отменяется в последний момент, и через несколько лет появляется мир завтрашнего дня, в другой вселенной планета находится в разгаре ядерной зимы, а человеческая жизнь находится на грани исчезновения. Хотя это звучит хорошо, даже если гипотеза мультивселенной верна, квантовая физика не поддерживает такого рода результаты, возникающие в результате коллапса квантовых состояний.

Другая похожая концепция встречается в «случайных» событиях, представленных как квантовые события. Так, например, злодей ставит героя на колени и готов испарить его, но решает проявить «милосердие» и бросить монетку, чтобы определить его судьбу. Монета падает решкой, и герой живет, чтобы сражаться в другой день, но злой вдохновитель хихикает... зная, что герой испарился в другой вселенной... За исключением того, что это совсем не правильно. Подбрасывание монеты — это классическое событие, которое кажется случайным только на нормальном уровне байесовского вывода и не определяется коллапсом квантовых состояний. Чтобы полностью объяснить это, потребовался бы собственный ответ.

Расширяющаяся вселенная смещает существующее временное пространство, поэтому ничего не создается, а только трансформируется из нефиксированной плюрипотентной реальности (хаоса) в фиксированную реальность.

Как трансформируется пространство-время, позволяя существовать множеству актуализированных состояний одновременно с созданием независимых реальностей? И как это не нарушает первый пункт о причинности? Каков механизм, с помощью которого «нефиксированная плюрипотентная реальность» становится «фиксированной реальностью»? Это происходит для каждого квантового события? И если да, то как другие «временные строки» хранятся отдельно?

Заключение

Я надеюсь, что квантовой механики было достаточно, чтобы помочь вам понять терминологию и продемонстрировать, как применяются принципы, не увязая в слишком большом количестве математики.

Судя по вашему сообщению, очень сложно ответить на ваш вопрос кратко. Это в основном потому, что то, что вы описываете, является большим, широким и достаточно расплывчатым, чтобы быть несколько гибким. Тем не менее, позвольте мне попытаться дать свои ответы, а затем перейти к некоторым уточняющим вопросам от себя.

Прежде всего, вы спрашиваете, нарушает ли ваша идея физику, и на это мне придется ответить «Нет», но, может быть, и «Да». То, что вы описываете, трехмерное пространство-время (из-за отсутствия лучшего слова, не путать с пространством-временем), не нарушает никакой известной физики, поскольку оно достаточно расплывчато, чтобы я не мог применить свое понимание физика, чтобы опровергнуть это. Однако достаточно того, что я вижу некоторые области, которые можно прояснить и конкретизировать лучше, чтобы мы могли прийти к точке, где мы можем применить к ней некоторую физику. Итак, давайте перейдем к этому.

Вы называете это трехмерным временем, аналогичным трехмерному пространству. Есть два момента, на которые я хочу обратить внимание. Во-первых, ваши три измерения в соответствии с вашими описаниями, похоже, не охватывают одно и то же «пространство». Кажется, что каждая из ваших осей в этом временном пространстве описывает разные эффекты, и они не взаимозаменяемы. Сравните это с классическим трехмерным пространством, где мы не можем по-настоящему различать направления, поскольку все три измерения имеют одинаковые функции. Таким образом, измерения, как вы их описываете, гораздо больше похожи на то, чем измерение времени является для трех пространственных измерений в четырехмерном пространстве-времени. И пространство, и время являются частью одного и того же пространства-времени, но измерение времени можно отличить от измерений пространства. Мы не можем по-настоящему отличить левое и правое от верха и низа, но движение вперед и назад во времени в некотором роде отличается от левого и правого. Из-за этого мы также называем наше пространство-время 3+1-мерным пространством-временем, и, таким образом, ваша идея для меня описывается как 3+1+1+1 пространство-причинность-синхронность-вероятность, а не 3+3 пространство-время. . (Это своего рода начинает вести вниз по кроличьей норечетность и временная симметрия , что интересно, если не связано с относительностью)

Что касается пространства-времени, я выдвину свой второй тезис. Вы сравниваете трехмерное время с трехмерным пространством, но на самом деле не затрагиваете более современное понимание нашей четырехмерной пространственно-временной вселенной. Мы знаем, что пространство и время — лишь грани одного и того же пространства-времени и что преобразования в одном неизменно ведут к преобразованиям в другом. Итак, как ваша идея согласуется с четырехмерным пространством-временем? Как ваше время реагирует на гравитацию и ускорение массивных тел? В том виде, в каком вы его описываете, ваше причинно-следственное измерение кажется наиболее похожим на современное время и может быть легко втиснуто в качестве временного измерения в пространство-время, но как насчет двух других ваших измерений? Как бы они отреагировали? Если в вашей настройке используется четырехмерное пространство-время в качестве основы (и я не знаю, хотите ли вы это сделать,

Именно из двух приведенных выше пунктов вытекает «может быть, да», поскольку то, как ваши настройки работают в них, будет определять, нарушают ли они физику, как вы выразились. Обратите внимание, что время — глупый зверь, с которым мы не закончили спорить, и что это одна из основных причин, по которой мы все еще застряли без совместной работы между общей теорией относительности и современной физикой элементарных частиц. Если вы действительно найдете что-то, что понравится обоим, то опубликуйте этот бизз как можно скорее. А если нет, то не рвите на нем волосы.

Что касается парадоксов, я пока не могу вам помочь. Кажется, вы хотя бы избегаете парадокса дедушки с вашим измерением синхронности, если я правильно понимаю, но, честно говоря, в состоянии вашего описания трудно найти парадоксы. Я хотел бы найти их, хотя, если вы хотите расширить свою идею.

Наконец, мне любопытно, что ваши понятия «объект времени» и «состояние квантового времени» означают в отношении вашей настройки. Я также хотел бы услышать больше о том, что вы имеете в виду, говоря о размытии времени и почему это проблема.

Это было немного сумбурно, я сожалею об этом, но я надеюсь, что что-то из этого было полезно. Трудно говорить о физике времени, когда она очень редко находится в центре внимания физики. Я хотел бы услышать больше о вашем сеттинге и надеюсь, что вы расскажете больше о своих идеях, связанных с вашим трехмерным сеттингом времени - я люблю хорошую историю о путешествиях во времени :)

reality-check, а? Нет, перечисленные Вами "измерения времени" не могут быть независимыми.

Synchronicity: ... You can "travel" to your childhood and change things, but the changes only affect that time state, so when you go home your universe is still the same

Это путешествие нарушает закон сохранения материи/энергии — атомы, составляющие вас-путешественника, уже существуют в месте назначения в других комбинациях.

Если вы в своем «путешествии синхронности» не путешествовали по измерению «причинности», у вас нет способа заставить эти атомы существовать в месте назначения.

Если вам нужно совершить путешествие в измерение «причинности» (например, создать новые атомы в пункте назначения), чтобы посетить измерение «синхронности», это означает, что значения «случайного времени» и «синхронного времени» не являются независимыми, поэтому могут t действуют как отдельные измерения.

Если никакие поездки невозможны без смешения «временных измерений», то нет причин предполагать, что они существуют как таковые, у вас нет никаких средств для проверки гипотезы.

Плохо определенная смежность

Проблема, которая выделяется для меня, — это смежность в ваших цепочках причинно-следственной связи. Чтобы описать это, каждая строка представляет собой полную временную шкалу определенной вселенной. Все они выстроены в плоскость, при этом соседние струны смещены на одну единицу времени.

Место, где возникает конфликт, заключается в том, что если вы путешествуете горизонтально, скажем, на временную шкалу за 5 минут до вашего оригинала, и скажем, разбить тарелку. Теперь у этой временной шкалы есть сломанная тарелка, а у соседних нет, поэтому внезапно временная шкала отличается не только на одну единицу времени, но и на целую сломанную тарелку.

Позвольте этому происходить несколько раз, и корреляция между строками времени может быть очень незначительной, и вместо четко определенного трехмерного временного пространства вы получите довольно стандартную теорию мультивселенной.

Измерение Синхронности является предпочтительной системой отсчета, которая не может существовать в физике, какой мы ее знаем. Кроме того, если бы существовало несколько временных измерений, то Вселенная была бы непредсказуемой, если бы не было только одного пространственного измерения, и в этом случае все было бы тахионом.