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Pfeil der Zeit

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:This-Artikel ist eine Übersicht des Themas. Für eine technischere Diskussion und für die mit der aktuellen Forschung verbundene Information, sieh Wärmegewicht (Pfeil der Zeit).

Der Pfeil der Zeit oder der Pfeil der Zeit, ist ein Begriff ins Leben gerufen 1927 vom britischen Astronomen Arthur Eddington, um die "Einwegrichtung" oder "Asymmetrie" der Zeit zu beschreiben. Diese Richtung, die, gemäß Eddington, durch das Studieren der Organisation von Atomen, Molekülen und Körpern bestimmt werden kann, könnte laut einer vierdimensionalen relativistischen Karte der Welt ("ein fester Block von Papier") gezogen werden.

Wie man

glaubt, sind physische Prozesse am mikroskopischen Niveau entweder völlig oder größtenteils zeitsymmetrisch: Wenn die Richtung der Zeit umkehren sollte, würden die theoretischen Behauptungen, die sie beschreiben, wahr bleiben. Und doch am makroskopischen Niveau scheint es häufig, dass das nicht der Fall ist: Es gibt eine offensichtliche Richtung (oder Fluss) der Zeit.

Eddington

Bestellen Sie 1928 Die Natur der Physischen Welt vor, die geholfen hat, den Begriff zu verbreiten, hat Eddington festgesetzt:

Eddington gibt dann drei Punkte, um über diesen Pfeil zu bemerken:

Es wird durch das Bewusstsein lebhaft anerkannt.
Es wird durch unser Denken der Fakultät ebenso beharrt, die uns sagt, dass eine Umkehrung des Pfeils die sinnlose Außenwelt machen würde.
Es macht kein Äußeres in der physischen Wissenschaft außer in der Studie der Organisation mehrerer Personen.

Gemäß Eddington zeigt der Pfeil die Richtung der progressiven Zunahme des zufälligen Elements an. Im Anschluss an ein langes Argument auf die Natur der Thermodynamik beschließt er, dass, so weit Physik betroffen wird, der Pfeil der Zeit ein Eigentum des Wärmegewichtes allein ist.

Übersicht

Die Symmetrie der Zeit (T-Symmetrie) kann durch eine einfache Analogie verstanden werden: Wenn Zeit vollkommen symmetrisch wäre, würde ein Video von echten Ereignissen realistisch ob gespielt vorwärts oder umgekehrt scheinen. Ein offensichtlicher Einwand gegen diesen Begriff ist Ernst: Dinge fallen nicht hin. Und doch verlangsamt sich ein Ball, der geworfen wird, zu einem Halt, und Fälle in die Hand ist ein Fall, wo Aufnahmen ebenso realistisch vorwärts und umgekehrt aussehen würden. Das System ist T-symmetrical, aber während man geht, wird kinetische "Vorwärts"-Energie zerstreut, und Wärmegewicht wird vergrößert. Wärmegewicht kann einer der wenigen Prozesse sein, der nicht zeitumkehrbar ist. Gemäß dem statistischen Begriff des zunehmenden Wärmegewichtes wird der "Pfeil" der Zeit mit einer Abnahme der freien Energie identifiziert.

Wenn wir jemanden registrieren, einen Ball fallen lassend, der auf einen Meter und Halt reinfällt, rückwärts werden wir eine unrealistische Diskrepanz bemerken: Ein Ball, der aufwärts fällt! Aber wenn der Ball landet, wird seine kinetische Energie in den Ton, die Stoß-Wellen und die Hitze verstreut. Rückwärts werden jene Schallwellen, Boden-Vibrationen und Hitze zurück in den Ball hineilen, genug Energie gebend, es aufwärts ein Meter in die Hand der Person anzutreiben. Der einzige Unrealismus liegt in der statistischen Unwahrscheinlichkeit, dass solche Kräfte zusammenfallen konnten, um einen Ball aufwärts in eine Warten-Hand anzutreiben.

Pfeile

Der thermodynamische Pfeil der Zeit

Der thermodynamische Pfeil der Zeit wird durch das Zweite Gesetz der Thermodynamik zur Verfügung gestellt, die sagt, dass in einem isolierten System Wärmegewicht dazu neigt, mit der Zeit zuzunehmen. Von Wärmegewicht kann als ein Maß von mikroskopischen gedacht werden; so deutet das Zweite Gesetz an, dass Zeit in Bezug auf den Betrag der Ordnung in einem isolierten System asymmetrisch ist: Als ein System im Laufe der Zeit vorwärts geht, wird es mehr unordentlich statistisch werden. Diese Asymmetrie kann empirisch verwendet werden, um zwischen der Zukunft und Vergangenheit zu unterscheiden, obwohl, Wärmegewicht messend, misst Zeit nicht genau. Auch in einem offenen System kann ein Wärmegewicht mit der Zeit lokal abnehmen: Lebende Systeme vermindern ihr Wärmegewicht durch den Verbrauch an der Energie auf Kosten der Umweltwärmegewicht-Zunahme.

Britischer Physiker Herr Alfred Brian Pippard hat geschrieben, "Es gibt so keine Rechtfertigung für die Ansicht, häufig zungenfertig wiederholt, dass das Zweite Gesetz der Thermodynamik nur im Sinn statistisch wahr ist, dass mikroskopische Übertretungen wiederholt vorkommen, aber nie Übertretungen jedes ernsten Umfangs. Im Gegenteil ist kein Beweis jemals geliefert worden, dass das Zweite Gesetz unter irgendwelchen Verhältnissen zusammenbricht." Das Zweite Gesetz ist universal und scheint, die gesamte Tendenz in echten Systemen zum höheren Wärmegewicht genau zu beschreiben.

Dieser Pfeil der Zeit scheint, mit allen anderen Pfeilen der Zeit verbunden zu sein, und unterliegt wohl einigen von ihnen mit Ausnahme vom schwachen Pfeil der Zeit.

Der kosmologische Pfeil der Zeit

Der kosmologische Pfeil der Zeit weist in der Richtung auf die Vergrößerung des Weltalls hin. Es kann mit dem thermodynamischen Pfeil mit dem Weltall verbunden werden, das zu einem Hitzetod geht (Große Kälte), weil der Betrag der verwendbaren Energie unwesentlich wird. Wechselweise kann es ein Kunsterzeugnis unseres Platzes in der Evolution des Weltalls sein (sieh die Neigung von Anthropic), mit diesem Pfeil, der weil umkehrt, zieht Ernst alles in ein Großes Knirschen zurück.

Wenn dieser Pfeil der Zeit mit den anderen Pfeilen der Zeit verbunden ist, dann ist die Zukunft definitionsgemäß die Richtung, zu der das Weltall größer wird. So breitet sich das Weltall aus - aber nicht weicht - definitionsgemäß zurück.

Wie man

denkt, sind der thermodynamische Pfeil der Zeit und das Zweite Gesetz der Thermodynamik eine Folge der anfänglichen Bedingungen im frühen Weltall. Deshalb ergeben sie sich schließlich aus der kosmologischen Einstellung.

Der Strahlungspfeil der Zeit

Wellen, von Funkwellen bis Schallwellen zu denjenigen auf einem Teich davon, einen Stein zu werfen, breiten sich äußer von ihrer Quelle aus, wenn auch die Wellengleichungen Lösungen konvergenter Wellen sowie Strahlungs-berücksichtigen. Dieser Pfeil ist in sorgfältig bearbeiteten Experimenten umgekehrt worden, die konvergente Wellen geschaffen haben, so folgt dieser Pfeil wahrscheinlich aus dem thermodynamischen Pfeil in dieser Sitzung, verlangen die Bedingungen, eine konvergente Welle zu erzeugen, mehr Ordnung als die Bedingungen für eine Strahlungswelle. Gestellt verschieden ist die Wahrscheinlichkeit für anfängliche Bedingungen, die eine konvergente Welle erzeugen, viel niedriger als die Wahrscheinlichkeit für anfängliche Bedingungen, die eine Strahlungswelle erzeugen. Tatsächlich normalerweise vergrößert eine Strahlungswelle Wärmegewicht, während eine konvergente Welle es vermindert, den letzten Widerspruch zum Zweiten Gesetz der Thermodynamik in üblichen Verhältnissen machend.

Der kausale Pfeil der Zeit

Eine Ursache geht seiner Wirkung voran: Das kausale Ereignis kommt vor vor dem Ereignis betrifft es. Geburt folgt zum Beispiel einer erfolgreichen Vorstellung und nicht umgekehrt. So wird Kausalität mit dem Pfeil der Zeit vertraut verbunden.

Ein erkenntnistheoretisches Problem mit dem Verwenden der Kausalität als ein Pfeil der Zeit besteht darin, dass, weil David Hume aufrechterhalten hat, die kausale Beziehung per se nicht wahrgenommen werden kann; ein einziger nimmt Folgen von Ereignissen wahr. Außerdem ist es überraschend schwierig, eine klare Erklärung dessen zur Verfügung zu stellen, was die Begriffe "Ursache" und "Wirkung" wirklich bedeuten, oder die Ereignisse zu definieren, auf die sie sich beziehen. Jedoch scheint es wirklich offensichtlich, dass das Fallen einer Tasse von Wasser eine Ursache ist, während die Tasse, die nachher in Stücke bricht und das Wasser verschüttet, die Wirkung ist.

Physisch sprechend, ist die Wahrnehmung der Ursache und Wirkung im fallen gelassenen Tasse-Beispiel teilweise ein Phänomen des thermodynamischen Pfeils der Zeit, einer Folge des Zweiten Gesetzes der Thermodynamik. Das Steuern der Zukunft oder das Verursachen von etwas zu geschehen, schaffen Korrelationen zwischen dem Ausführer und der Wirkung, und diese können nur geschaffen werden, weil wir uns vorwärts rechtzeitig nicht umgekehrt bewegen. Jedoch ist es auch teilweise ein Phänomen der Beziehung der physischen Form und Funktionalität zu den Attributen und funktionellen Kapazitäten von physischen Agenten. Zum Beispiel sind die Ursachen des resultierenden Musters von Tasse-Bruchstücken und Wassersturz in Bezug auf den Verlust des manuellen Griffs, des Ernstes, der Schussbahn der Tasse und des Inhalts, der Unregelmäßigkeiten in seiner Struktur, Winkel seines Einflusses auf den Fußboden usw. leicht zuzuschreibend. Jedoch, dasselbe Ereignis rückwärts anwendend, ist es schwierig zu erklären, wie die verschiedenen Stücke der Tasse kommen, um genau die Natur und Zahl einer Tasse vor der Versammlung zu besitzen, wie sie sich versammeln konnten (weil weder Stöcke noch Hände Porzellantassen ohne Unterstützung schaffen können), warum sie sich genau in die Gestalt einer Tasse versammeln und in die menschliche Hand fliegen sollten (weil unbewegliche Stöcke nicht werfen können und ohne Kontakt, hat die menschliche Hand an der Kapazität Mangel, Gegenstände ohne Unterstützung zu bewegen), und warum das Wasser sich völlig innerhalb der Tasse einstellen sollte.

Die Partikel-Physik (schwacher) Pfeil der Zeit

Bestimmte subatomare Wechselwirkungen, die die schwache Kernkraft einschließen, verletzen die Bewahrung sowohl der Gleichheit als auch Anklage-Konjugation, aber nur sehr selten. Ein Beispiel ist der Kaon-Zerfall http://physicsweb.org/articles/world/11/12/3. Gemäß dem CPT Lehrsatz bedeutet das, dass sie auch Zeit irreversibel sein, und so einen Pfeil der Zeit gründen sollten. Solche Prozesse sollten für die Sache-Entwicklung im frühen Weltall verantwortlich sein.

Dieser Pfeil wird mit keinem anderen Pfeil durch jeden vorgeschlagenen Mechanismus verbunden, und wenn es zur entgegengesetzten Zeitrichtung hingewiesen hätte, wäre der einzige Unterschied gewesen, dass unser Weltall aus der Antimaterie aber nicht von der Sache gemacht würde. Genauer würden die Definitionen der Sache und Antimaterie gerade umgekehrt.

Dass die Kombination der Gleichheit und Anklage-Konjugation so selten Mittel gebrochen wird, dass dieser Pfeil nur "kaum" in einer Richtung hinweist, es abgesondert von den anderen Pfeilen setzend, deren Richtung viel offensichtlicher ist.

Der Quant-Pfeil der Zeit

Gemäß der Kopenhagener Interpretation der Quant-Mechanik wird Quant-Evolution durch die Gleichung von Schrödinger geregelt, die, und durch den Welle-Funktionszusammenbruch zeitsymmetrisch ist, der irreversible Zeit ist. Da der Mechanismus des Welle-Funktionszusammenbruchs philosophisch dunkel ist, ist es nicht völlig klar, wie sich dieser Pfeil zu anderen verbindet.

Trotz des Postmaß-Staates, der in Formulierungen völlig stochastisch ist

der Quant-Mechanik,

eine Verbindung zum thermodynamischen Pfeil ist vorgeschlagen worden, dass der bemerkend

das zweite Gesetz der Thermodynamik beläuft sich auf eine Beobachtung, die diese Natur zeigt

eine Neigung für die zusammenbrechende Welle fungiert in höhere Wärmegewicht-Staaten gegen

niedrigere und der Anspruch, dass das bloß wegen möglicheren ist

Staaten, die hohes Wärmegewicht sind, geraten mit dem Paradox von Loschmidt in Konflikt.

Gemäß der modernen physischen Ansicht vom Welle-Funktionszusammenbruch, der Theorie des Quants decoherence, ist der Quant-Pfeil der Zeit eine Folge des thermodynamischen Pfeils der Zeit.

Der psychological/perceptual Pfeil der Zeit

Psychologische Zeit, ist teilweise, die Katalogisierung jemals zunehmender Sachen des Gedächtnisses von dauernden Änderungen in der Wahrnehmung. Mit anderen Worten setzen Dinge, an die wir uns erinnern, die Vergangenheit zusammen, während die Zukunft aus jenen Ereignissen besteht, die nicht nicht vergessen werden können. Die alte Methode, einzigartige Ereignisse mit verallgemeinerten sich wiederholenden Ereignissen wie die offenbare Bewegung der Sonne, des Monds und der Sterne zu vergleichen, hat eine günstige Bratrost-Arbeit zur Verfügung gestellt, um das zu vollbringen. Die konsequente Zunahme im Speichervolumen schafft einen geistigen Pfeil der Zeit. Die Speicherung eines Gedächtnisses, von einer Information theoretische Perspektive, verlangt eine Zunahme im Wärmegewicht, so folgt der perceptual Pfeil schließlich aus dem thermodynamischen Pfeil.

Ein zusammenhängender geistiger Pfeil entsteht, weil man den Sinn hat, dass jemandes Wahrnehmung eine dauernde Bewegung vom bekannten (Vorbei) zum unbekannten (Zukunft) ist. Wenn sie die unbekannten Formen die psychologische Zukunft voraussehen, die immer scheint, etwas zu sein, das man herangeht, aber, wie ein Vorsprung in einem Spiegel, macht sie, was wirklich bereits ein Teil des Gedächtnisses wie Wünsche ist, scheinen Träume und Hoffnungen, vor dem Beobachter. Die Vereinigung "hinten = vorbei" und "vorn = Zukunft" wird selbst kulturell bestimmt. Zum Beispiel verkehren die Aymara-Leute "vorn = vorbei" und "hinten = Zukunft". Ähnlich bedeutet der chinesische Begriff dafür "übermorgen" wörtlich "hinter dem Tag," wohingegen "vorgestern" "Vordertag genannt wird."

Die Wörter gestern und Morgen übersetzen beide zu demselben Wort auf Hindi: ("kal"), "den Tag bedeutend, der von heute entfernt ist."

Die andere Seite des psychologischen Zeitablaufs ist im Bereich des Willensentschlusses und der Handlung. Wir planen und führen häufig Handlungen durch, die beabsichtigt sind, um die Umstände in der Zukunft zu betreffen. Kaum irgendjemand versucht, vorige Ereignisse zu ändern. Tatsächlich in Rubaiyat wird es (sic) geschrieben:

Der Bewegende Finger schreibt; und, Gerichtsurkunde, habend

Bewegungen: noch die ganze deine Piety noch Witz

Wird es zurück locken, um eine halbe Linie, zu annullieren

Noch alle deinen Tränen waschen ein Wort davon.

</Gedicht>

- Omar Khayyám (Übersetzung von Edward Fitzgerald).