Является ли Вселенная детерминированной, если оглянуться назад?

Кто-то однажды сказал мне, что если бы теоретически мы могли знать положение и движение всех частиц во Вселенной, мы могли бы использовать эти данные, чтобы отсчитывать время назад и вычислять все, что было раньше. Это означает, что текущее состояние Вселенной эффективно кодирует всю историю.

Разумна ли эта теория?

У меня есть две основные проблемы, поэтому было бы здорово, если бы вы ответили на них в своем ответе:

  • Из-за энтропии информация со временем теряется. Я полагаю, что это означает, что одно и то же состояние может быть достигнуто двумя разными историями. (Например, когда стакан воды стоит или замерзает, мы не знаем, был ли он налит 100 лет назад или 10 000 лет назад.) Если это правда, я не понимаю, как мы можем определять историю только по состоянию. .

  • Из «Краткой истории времени» (Стивен Хокинг) у меня сложилось впечатление, что время симметрично: оно ведет себя одинаково независимо от того, в каком направлении оно течет. Итак, если Вселенная детерминистична в своем движении вперед , это также будет означать, что она детерминистична в своем движении назад. Прав ли был Хокинг насчет временной симметрии, или я просто неправильно его понял?

Я был бы более склонен верить Стивену Хокингу , а не неназванному "кому-то"... Ваши 2 возражения, похоже, адекватно опровергают "теорию". Что еще сказать?
Мое мнение, что если физически невозможно что-то сделать, в этом случае проследить движения и положения до самого конца, то это вопрос философский, а не физический. Мы не знаем наверняка, была ли Вселенная детерминирована в прошлом, поскольку мы можем видеть только небольшую ее часть (или то, что мы считаем небольшой частью, мы просто не знаем :)
Вселенная не детерминирована «вперед»: вы не можете предсказать результат измерения в квантовой механике. Это обсуждается на странице PSE, на которую вы ссылаетесь.
Прочитайте это, основанное на ретропричинности и связанное с вашим вопросом: bbc.com/earth/story/…
Время не симметрично. Время — это то, что показывают часы, и монотонно возрастающий ряд значений времени — это не то же самое, что монотонно убывающий. Вселенная детерминирована в том смысле, что можно локально обратить ее динамику вспять, но это не распространяется на глобальное решение. То, что вам говорили о возможности предсказывать будущее по настоящему, неверно даже в классической физике (см. неинтегрируемость) и уж тем более в квантовой механике. Окончательную крышку на это накладывает теория относительности: никогда нельзя «поймать» исходящие безмассовые волны, они безвозвратно теряются.
Да, вы натолкнулись на некоторые глубокие вещи. Правильный поисковый запрос — «стрела времени», и вы можете увидеть много хороших дискуссий по другим вопросам. Вопрос немного глубже, чем предполагают некоторые из приведенных выше комментариев.

Ответы (3)

Две вещи для размышления. Является ли физика (т. е. описание Вселенной, которое мы понимаем) детерминистской и, следовательно, симметричной ли во времени? Ответ на первый - да, а на второй - нет. Этот ответ относится к обоим, потому что они неразрывно связаны с вопросом о том, будет ли Вселенная развиваться обратно к тому же самому, если мы повернем время вспять. Ясно, что если бы оно было симметричным во времени, но не детерминированным, ничто никогда не вернулось бы к тому же самому.

Это охватывает все это, хотя некоторые из них вкратце. Но я пытаюсь описать и ответить на это, используя физику, и выявить то, что может быть не очень хорошо известно или принято физикой. Есть много хорошей физики для покрытия.

Основной ответ, по-видимому, состоит в том, что он детерминирован (странным, но хорошо понятным образом даже в квантовой физике), но не симметричен во времени (как микроскопически, так и макроскопически).

В своей основе Вселенная детерминирована, хотя на практике это другой вопрос. В 2013 году был задан вопрос о том, является ли Вселенная детерминированной, и на него было получено несколько ответов, см. Является ли вселенная фундаментально детерминированной?

Ответ, который появляется там, и ответ, подкрепленный известной физикой, заключается в том, что в основном это детерминировано, если мы верим самой известной на данный момент физике, Стандартной модели и общей теории относительности (ОТО). Это на микроскопическом уровне плюс относительность. Он игнорирует возможность того, что неизвестная физика, такая как квантовая гравитация, скажет иначе, поскольку у нас пока нет теории квантовой гравитации. Ясно, что она также игнорирует то, что может быть обнаружено при гораздо более высоких энергиях, чем те, на которых мы были в состоянии измерить вещи, в том, что можно было бы назвать «за пределами стандартной модели». Кроме того, ОТО может допускать замкнутые времениподобные кривые (ЗВК), что также подразумевало бы нарушение причинно-следственной связи (для чего в известной нам физике не требуется ничего быстрее света). По причинам причинности большинство физиков считают, что CRC невозможны. за исключением регионов, отделенных от нас горизонтами событий, например, внутри черных дыр, чтобы мы не пострадали. Есть несколько странных GR-решений, которые допускают CRC, но они кажутся физически невозможными. Это остается спорным. Это не философия, это чистая физика, и, за этим возможным исключением, Вселенная причинно-детерминистична (я знаю, исключение есть исключение, просто мы о них пока не знаем)

Есть еще один фактор, который необходимо учитывать, и два пункта, которые необходимо объяснить. Сначала об энтропии и термодинамике, затем о коллапсе волновой функции и проблеме измерения. Оба они все еще немного противоречивы, но появляется некоторый полуконсенсус. Это следующие два абзаца. Третье — это просто непонимание неспециалистами того, что квантовая физика не является классически детерминистской, т. е. принципом неопределенности. Это также объяснимо, и физики согласны с тем, что квантовая физика детерминистична, например, Шредингер, Дирак и вся другая квантовая физика (в квантовой механике и в квантовых теориях поля) все предсказывают квантовую физику, которую мы видим; самый простой способ увидеть это — понять, что в квантовой механике волновая функция совершенно предсказуема. @Bush объясняет ниже, что дело не в том, предсказуемы ли положение или импульс, а в том, являются ли волновые функции (или другие квантовые эквиваленты) детерминированными. Они есть. В общей квантовой физике это исходит из того факта, что все уравнения эволюции, которые мы знаем для стандартной модели, унитарны. Это технический термин для информации, которая сохраняется. Физика черных дыр, кажется, противоречит этому с горизонтом, но даже Хокинг согласился с тем, что информация сохраняется, и люди пытаются решить «парадокс». См. последнее простое описание Хокинга и ссылку на его июньские письма Phys Rev на s сохраняется технический термин для обозначения информации. Физика черных дыр, кажется, противоречит этому с горизонтом, но даже Хокинг согласился с тем, что информация сохраняется, и люди пытаются решить «парадокс». См. последнее простое описание Хокинга и ссылку на его июньские письма Phys Rev на s сохраняется технический термин для обозначения информации. Физика черных дыр, кажется, противоречит этому с горизонтом, но даже Хокинг согласился с тем, что информация сохраняется, и люди пытаются решить «парадокс». См. последнее простое описание Хокинга и ссылку на его июньские письма Phys Rev наhttp://phys.org/news/2016-06-hawking-team-soft-hair-theory.html

Для энтропии и термодинамики все проще. Это просто статистические макроскопические наблюдения, которые мы должны сделать, когда подробное описание эволюции всех квантовых полей во Вселенной невозможно рассчитать. Это практичный и умный способ справиться с огромностью, но мы вычисляем энтропию, а не вселенную, из-за недостатка знаний.

Что касается коллапса волновой функции, не являющегося унитарным или нарушающего законы квантовой физики, то хорошо понятный (не дилетантами) ответ состоит в том, что если включить эволюцию измерительного прибора, то он унитарен и никакого коллапса нет, только взаимодействия, которые делают исходная волновая функция декогерентна. Кажется, что он разрушится, если мы его вызовем, но он просто взаимодействовал с нами единым целым.

Таким образом, симметрия, возвращающаяся назад во времени, может игнорировать все это, и на нее можно просто ответить, является ли квантовая физика симметричной во времени, плюс дополнительная проблема начальных условий в целом. О симметрии времени известно, что в физике ее нет. Слабое взаимодействие нарушает временную симметрию и CP-симметрию. Нарушение CP-симметрии известно, поэтому существуют только левые нейтрино. (CP-симметрия также может быть нарушена, очень-очень слабо, сильным взаимодействием, есть физические наблюдения, указывающие на это, но это неясно, и никогда не было измерено, чтобы это было так). СРТ-симметрия (Т — временная симметрия) никогда не нарушалась, поэтому, когда СР нарушается, нарушается и Т. Это сложно, но похоже, что это так, и есть надежда, что нарушение СР объяснит, почему существует больше частиц. чем античастицы во Вселенной, до сих пор нерешенный вопрос.https://en.m.wikipedia.org/wiki/T-symmetry и множество ссылок там и в других местах. Слабое взаимодействие не является симметричным во времени.

Последний аргумент — вопрос о том, почему мы развиваемся вперед? Макроскопически сейчас считается, что это связано с начальными условиями Вселенной и энтропией. То, что оно было создано в состоянии с низкой энтропией, и микроскопическая эволюция в состояние с все более и более высокой энтропией является причиной направления стрелы времени. Что ж, макроскопически это кажется разумным, но присуще ли это вселенной или нашему восприятию? Физически до сих пор идут споры, и это иногда называют философией. Стрела времени существует в микроскопической физике в слабом взаимодействии, но совершенно непонятно, как оно проявляется в макроскопической физике и энтропии.

Но, принимая это во внимание, ответ таков: если вы прогоните вселенную в обратном направлении от того места, где она находится сейчас, что-то будет другим. Микроскопически асимметрия слабого взаимодействия во времени могла бы частично изменить эволюцию, а макроскопически начальные условия заставили бы ее двигаться в сторону более высокой энтропии, а не возвращаться к малой энтропии.

В этом много физики (которая имеет физические, реальные эффекты), но некоторые неизвестные люди называют философией, и которые могут иметь или не иметь физические эффекты.

Подождите, физика детерминирована? Уравнение Шредингера, конечно, верно, но, как вы продолжаете, кто знает о коллапсе волновой функции?
Мой ответ объясняет это. Это просто взаимодействие с измерительным прибором. Включите волновую функцию (довольно сложную) этих двух, и коллапса не будет. Эволюция всегда унитарна, т.е. каузальна, т.е. детерминирована.
Но это не принято общепринятой физикой...
Да, это так. Читайте настоящую физику. Я понимаю путаницу. Унитарное означает детерминированное на квантовом уровне. Неопределенность возникает, когда кто-то пытается определить классические параметры, такие как положение и скорость. Волновая функция является базовой физикой и развивается из детерминированной квантовой физики. Неопределенность пытается предсказать классические величины, которые с точки зрения квантовой физики являются вероятностными. Согласно квантовой теории, это происходит из-за волновой или полевой природы реальности. Я опубликую ссылку чуть позже сегодня, когда у меня будет больше времени.
Об этом написано много статей и документов. Понимание было отточено всей идеей декогеренции во взаимодействии с окружающей средой. Когда вы смотрите на систему без учета ее взаимодействия с окружающей средой, кажется, что она теряет когерентность, т. е. переходит в смешанное состояние. Рассмотрим систему и окружающую среду, и волновая функция в целом является когерентной и следует унитарной эволюции. Когда вы разбиваете его на два, каждый из них запутывается с другим и теперь находится в смешанном состоянии. Остальное - философия. См. en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence .
Судя по вашей ссылке, «декогеренция не пытается объяснить проблему измерения».
Но асимметрия слабого взаимодействия во времени не сделает его недетерминированным, не так ли? Если я неправильно понимаю ваш ответ, если вы «запустите его в обратном направлении», используя физические правила, обращенные во времени, а не обычные физические правила прямого времени, вы действительно можете восстановить более ранние состояния.
В своем ответе я предположил, что временная асимметрия и бег времени в обратном направлении волновые функции все равно будут развиваться детерминистически. Но тогда, двигаясь в противоположном направлении времени, мне кажется, что энтропия все равно будет увеличиваться. Да, одни частицы соберутся заново, а другие разойдутся, и, как мне кажется, в сумме это пойдет на более высокие энтропии. Но я могу ошибаться. Хокинг утверждает, что психологическое время, время, которое мы чувствуем, всегда является термодинамической стрелой, поскольку мышление и память используют энергию и производят тепло. В любом случае ..... далее
В любом случае, как говорит @Lemon, декогеренция не может быть интерпретирована как решение проблемы измерения, а просто объяснение того, как это происходит. Наблюдение может по-прежнему включать степень случайности, например, где или когда частица возникает при столкновении или взаимодействии. Т.е. какая-то интерпретация коллапса волновой функции. В Википедии есть какое-то описание того, почему одно не влечет за собой другое (т.е. декогеренция не «объясняет» коллапс), но если вы его прочтете, все равно неясно..... так или иначе. Я читал другие за последний год, и есть аргументы в обе стороны.

Рассмотрим произвольное состояние суперпозиции с n собственными состояниями. В нашем восприятии времени, давайте назовем это «время вперед», когда это состояние суперпозиции измеряется, оно схлопывается до собственного состояния. Какое собственное состояние выбрано, может или не может быть определено процессом измерения. Но учтите следующее: суперпозиция многое рассказала вам о системе, в которой она находилась, потому что она представляла собой линейную комбинацию n собственных состояний, но после измерения квантовое состояние состоит только из одного собственного состояния, которое может быть собственным состоянием любого количества систем.

Теперь рассмотрим этот процесс через «обратное время». Вы начинаете с квантового состояния, состоящего из одного собственного состояния. Достаточно ли информации для того, чтобы это квантовое состояние превратилось в произвольное квантовое состояние, упомянутое ранее? Вся литература, которую я читал, говорит о том, что нет, информации недостаточно. По этой причине квантовое измерение асимметрично во времени.

Эта проблема достаточно глубока и до конца не изучена в настоящее время. Я не помню, чтобы Хокинг обращался к этой проблеме в своей книге, а это серьезная проблема, которую должен решить любой сторонник детерминизма. Глядя на заключение «Краткой истории времени», Хокинг говорит:

Непредсказуемый, случайный элемент возникает только тогда, когда мы пытаемся интерпретировать волну с точки зрения положения и скорости частиц. Но, возможно, это наша ошибка...

Здесь он обращается к влиянию принципа неопределенности на детерминизм. Я бы сказал, что он определенно оставляет детерминизм для обсуждения, даже не обращаясь к проблеме квантовых измерений.

Чтобы прояснить суть моего ответа: вы основывали свой вопрос на предположении, что Вселенная детерминирована, двигаясь «вперед» во времени, но это не предположение, которое можно сделать. Учитывая, что на уровне элементарных частиц существуют асимметричные во времени процессы, вопрос о том, является ли Вселенная в «обратном» времени детерминированной, будет еще более сложным вопросом.

Уравнения квантовой теории инвариантны к обращению времени в том смысле, что должна выполняться СРТ-симметрия. Это не имеет ничего общего с процессом измерения, который просто носит открытый характер, а не закрытый и единый. Все, что говорит нам теория, это то, что мы не можем полностью реконструировать прошлое так же, как мы не можем полностью предсказать будущее. Это ничем не отличается от классической механики.
Я думаю, что проблема измерения глубже, чем предполагаемая вами связь с классической механикой, но это выходит за рамки данного обсуждения. Вы правы: хватило бы примера из классической механики. Тем не менее, я оставлю свой ответ здесь, чтобы стимулировать обсуждение.
На самом деле, можно было бы даже не учитывать процесс измерения. Суть в том, что даже при унитарном преобразовании существуют целые классы прошлого, совместимые с большинством заданных настоящих (есть случаи, когда мы начинаем с уникального состояния и заканчиваем уникальным состоянием, конечно, это просто неверно в общем случае). ), поэтому, хотя мы можем обратить вспять динамику любой (достаточно) закрытой системы (например, в экспериментах со спиновым эхом), мы все равно не знаем, откуда взялось «остальное».

Нет, Вселенная не детерминистична, если оглянуться назад. Определение положения и скорости частицы НИКОГДА (в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга) не может быть известно в любое время, поэтому «предсказания» траектории частицы в прямом или обратном времени не являются абсолютными.

Если вы не можете абсолютно точно предсказать частицу, о вселенной не может быть и речи.

Является ли Вселенная детерминированной, если оглянуться назад?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 7v