Czas

[dobrychemik]

Orientujecie się czy współczesna fizyka ma jednoznaczną, pewną odpowiedź na takie zagadnienie? Otóż...

 

zastanawiam się czy dylatacja czasu w OTW musi działać w tym samym stopniu na wszystkie podstawowe oddziaływania. Pomiar czasu polega na porównywaniu różnych procesów. Nie ma uniwersalnego czasu, to już od dawna wiemy: dla różnych obiektów, w różnych miejscach czas płynie wolniej lub szybciej. Ale co to tak naprawdę oznacza? Ano to, że dany proces fizyczny trwa dłużej lub krócej w porównaniu z innym procesem. Ale chodzi mi o coś jeszcze innego. Czy zegar bazujący na oddziaływaniach silnych, zegar elektromagnetyczny, zegar grawitacyjny i zegar na oddziaływaniach słabych zsynchronizowane na naszej planecie nadal będą zgodnie odmierzać czas w pobliżu czarnej dziury lub wewnątrz niej? O ile się orientuję to współczesna fizyka nie widzi możliwości "desynchronizacji" tych zegarów. Ale czy tak musi być czy też to efekt tego, że nie mamy dobrej teorii opisującej fizykę czarnych dziur?

[YOKER]

 

[Behlur_Olderys]

10 godzin temu, dobrychemik napisał:

dla różnych obiektów, w różnych miejscach czas płynie wolniej lub szybciej. Ale co to tak naprawdę oznacza? Ano to, że dany proces fizyczny trwa dłużej lub krócej w porównaniu z innym procesem. 

 

Wydaje mi sie, że nie do końca jest tak, jak piszesz.

Zgodnie z głównym założeniem teorii względności w dostatecznie małym otoczeniu punktu w czasoprzestrzeni (tj. np. przez kilka milisekund w pomieszczeniu o rozmiarze laboratorium) metryka jest zwykłą metryką płaskiej przestrzeni Minkowskiego, podobnie jak w dostatecznie małym otoczeniu jakiegoś punktu powierzchnia kuli jest płaska i można ją przybliżyć płaszczyzną styczną do kuli w tym punkcie.

Co za tym idzie, dowolnie skonstruowany zegar opierający się na procesach fizycznych zachodzących na tyle lokalnie, by "mieściły się" w tym otoczeniu, gdzie można stosować "płaską" metrykę będzie dawał te same odczyty. Różnica pojawi się gdy będziemy je porównywać z innym układem współrzędnych, którego globalna metryka się różni. Typowy przykład to obserwowanie z Ziemi układu spadającego swobodnie w silnym polu grawitacyjnym. Dla osoby patrzącej na dowolny rodzaj zegara spadającej w silnym polu grawitacyjnym oczywiście wszystkie odczyty będą niezaburzone. Tylko dla obserwatorów z zewnątrz będzie widać efekt stopniowego spowalniania.

 

Czy to jest pobliże czarnej dziury czy nie to bez większego znaczenia. 

Jeśli pole grawitacyjne byłoby tak silne, że zauważalne efekty związane z siłami pływowymi byłby już odczuwalne na odległościach/interwałach porównywalnych z rozmiarami/interwałami używanymi w zegarach, to wtedy na pewno jakieś zaburzenia mogłyby powstać, i tutaj nie mam pojęcia jaki będzie efekt, pewnie zależy to od zasady działania zegara. Siły pływowe mogą być dostatecznie duże by np. zniszczyć zegar nawet poza horyzontem zdarzeń. Alternatywnie, gdyby Twój zegar opierał swoje działanie na jakimś elemencie o długości 10km i miałby mierzyć czas z dokładnością do 1ps to prawdopodobnie już na Ziemi byłyby poważne problemy z synchronizacją, bo na jego obu końcach nie byłaby spełniona lokalność procesów  Z drugiej strony, stałe czasowe typowe dla oddziaływań silnych czy słabych są rzędu 10^-15s i mniej, a więc odległości rzędu nanometrów. Trzeba by niesłychanie dużego gradientu pola g żeby coś tutaj zaczęło się psuć

 

 

 

11 godzin temu, dobrychemik napisał:

Ale czy tak musi być czy też to efekt tego, że nie mamy dobrej teorii opisującej fizykę czarnych dziur?

To dziwne pytanie. Oczywiście w fizyce nic nie "musi być". Na pewno kwantowa grawitacja może coś pomieszać. Ale to nie będzie raczej w 'klasycznym' reżimie obowiązywania OTW tylko w przypadku ekstremalnych gęstości. 

Natomiast OTW jest dobrą teorią opisującą otoczenie czarnych dziur. Podobnie jak pole elektryczne jest zdefiniowane dla otoczenia ładunku punktowego w elektrodynamice, która jest dobrą teorią.

Mówiąc dobra teoria mam na myśli: dopóki nie będziesz zbyt blisko osobliwości założenia o których wspomniałem powyżej (lokalna synchronizacja zegarów) są spełnione.

 

 

[dobrychemik]

Chodziło mi o coś nieco innego, nie chodzi o gradienty, siły pływowe itp. Spokojnie możemy rozważać czarną dziurę o masie gromady galaktyk, czyli olbrzymiastą z niezauwazalnymi silami pływowymi. U podstaw każdego zegara istnieje jakiś proces fizyczny, którego czas trwania stanowi jednostkę, może to być oscylacja pola e-m, okres drgań wahadła albo czas połowicznego rozpadu. W naszych normalnych warunkach proporcje między tymi elementarnymi procesami są stałe. Ale czy w ekstremalnym polu grawitacyjnym nadal będą? Czy wszystkie typy oddziaływań są jednakowo podatne na spowolnienie?

 

[ZbyT]

Godzinę temu, dobrychemik napisał:

W naszych normalnych warunkach proporcje między tymi elementarnymi procesami są stałe

 

nasze warunki nie są bardziej normalne niż okolice czarnych dziur czy pustka międzygalaktyczna

 

dylatacja czasu związana z wysokością nad ziemią jest już mierzalna i w najmniejszym stopniu nie wpływa na różnice w oddziaływaniach. W jądrach atomowych mamy do czynienia ze stałą rywalizacją oddziaływań elektromagnetycznych, słabych i silnych. Jakiekolwiek różnice w "odczuwaniu" dylatacji czasu przez te oddziaływania miałyby wpływ na własności jąder atomowych. To oczywiste gdy zdamy sobie sprawę, że cząstki są opisywane za pomocą funkcji falowej, a ta w ogólnym przypadku zależy od czasu (są oczywiście rozwiązania stacjonarne ale to raczej wyjątek)

 

pozdrawiam

[dobrychemik]

A dla mnie to nie jest takie oczywiste. Na poziomie jądra atomowego samej OTW też nie widać i nie czuć - nie ta skala. Jest oczywiste, że gdyby efekty były zauważalne przy stosunkowo niskich energiach/gęstościach to już by dawno zostało wykryte.

Zastanówcie się nad samą koncepcją czasu, ale nie zgodnie z klasycznym myśleniem w duchu czterowymiarowej czasoprzestrzeni traktującej czas jako kolejną współrzędną - To tylko zabieg matematyczny, użyteczny, ale pomijający jedną absolutnie podstawową sprawę: czas jest ewidentnie czymś innym.

Ja to widzę tak: nie tylko nie ma absolutnego czasu, ale nawet nie ma jakiegokolwiek czasu  Jest to nasz sposób na radzenie sobie z faktem, że wszechświat nie jest statyczny, że ulega zmianom. Zmiany te mają różne podłoże, a my tylko porównujemy ile jednostkowych zdarzeń A zaistnieje/wydarzy się między dwoma zdarzeniami B. Jeśli A i B są zupełnie różnej natury to skąd pewność, że zawsze otrzymamy ten sam wynik?

Posłużę się tu analogią: ważenie. Podczas ważenia porównujemy dwa przedmioty: obiekt A i obiekt B, którym może być odważnik kalibracyjny użyty przez producenta lub zainstalowany wewnątrz wagi, jeśli akurat mamy nowoczesną wagę laboratoryjną. Czy dla danych A i B zawsze otrzymamy ten sam wynik? Czy wynik A zawsze będzie tą samą wielokrotnością B? Jeśli będą wykonane z takiego samego materiału, to tak. Ale jeśli np. A będzie z aluminium, a B ze stali, to wynik pomiaru będzie zależał jeszcze od warunków pomiaru (np. ciśnienia powietrza!). Koniec analogii.

Dlaczego proces, którego szybkość zależy tylko od oddziaływań słabych ma zawsze być o ten sam czynnik szybszy/wolniejszy niż proces odbywający się za sprawą oddziaływań elektromagnetycznych? Dla mnie to ani trochę nie jest oczywiste. Dlaczego bardziej sensowna ma być rosnąca prędkość rozszeszania się Wszechświata wynikająca z obecności "mistycznej" ciemnej energii? Gdyby w początkach Wszechświata względne szybkości upływu czasu liczone dla różnych oddziaływań były inne niż obecnie, to właśnie byśmy teraz widzieli tego konsekwencje jako dziwne, nie pasujące do normalnej fizyki anomalie wymagające wprowadzania dżokerów w postaci ery inflacji lub właśnie ciemnej energii.

Edytowane 16 Marca 2022 przez dobrychemik

[Behlur_Olderys]

To ciekawa hipoteza ale wciąż argument @ZbyTpozostaje w mocy: gdyby było tak, że w silnym polu g jakiekolwiek oddziaływania miałyby dawać inne wyniki pomiarów to już byłoby to dawno odkryte ze względu na oszałamiającą dokładność pomiarów we współczesnej fizyce. 

 

Jakkolwiek ciemna energia i inflacja to dziwne pomysły, ale nawet bez nich procesy towarzyszące Wielkiemu Wybuchowi takie jak nukleosynteza powinny zachodzić dokładnie tak samo, jak zachodzą teraz, w przeciwnym wypadku nie mielibyśmy zgodności z obserwacjami (np. rozkład ilościowy pierwiastków we Wszechświecie)

 

Skoro tak, to ewentualny mechanizm o którym mówisz musiałoby zachodzić jeszcze wcześniej, i musiałby w nieoczywisty, nieliniowy sposób zależeć bądź od czasu bądź od grawitacji. Pod tym względem pomysł ten nie jest wiele lepszy od inflacji

 

[Herbert West]

Czas jest największą zagadką w historii fizyki i najbardziej fascynującym tematem:

 

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/back-from-the-future

 

Jak również dwa załączone teksty Juliana Barboura:

 

 

The Mystery of Time’s Arrow.pdf Time Flows Toward Order.pdf