¿Cuál es la diferencia entre espacio y tiempo?

Question

Experimentamos el espacio y el tiempo de forma muy diferente. Desde el punto de vista de la física, ¿qué fundamenta esta diferencia?

La dimensionalidad (el hecho de que haya tres dimensiones espaciales pero sólo una temporal) seguramente no puede ser suficiente, ya que hay propuestas tentativas entre las teorías de cuerdas para modelos con múltiples dimensiones espaciales, y dos dimensiones temporales.

Una de las respuestas más alabadas en la filosofía del espaciotiempo tiene que ver con el hecho de que nuestras leyes predicen temporalmente, en lugar de espacialmente. Es decir, si se nos da suficiente información sobre el estado del mundo en un momento dado, podemos predecir (consideraciones cuánticas aparte) el estado futuro del mundo. Sin embargo, si invertimos aquí los papeles del tiempo y el espacio, y en su lugar damos información sobre un único punto del espacio para todo el tiempo, parece que no podemos predecir espacialmente. ¿Existen ecuaciones en física que permitan predecir a través del espacio (para un tiempo dado)?

Answer 1

Yo diría que el tiempo es especial para nosotros por definición (suponiendo que el universo esté conectado causalmente).

Yo no especularía sobre lo que sería si hubiera 3 dimensiones temporales y 1 espacial, imaginemos en cambio que vivimos en 1+1 dimensiones. Entonces todos los observadores/partículas/gente/gatos/animales del bosque/etc se dividirían en tres grupos: 1) Aquellos, que se mueven con la velocidad de la luz respecto a cualquiera de otros grupos, 2a) Aquellos que, se mueven más lento que la velocidad de la luz respecto a los demás, 2b) Otro grupo, cuyos miembros también se mueven más lento que la velocidad de la luz respecto a los demás, pero para los que los miembros de 2a) se mueven más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, 2a y 2b no pueden interactuar, porque violaría la causalidad para cada uno de ellos.

Para hacerlo más ilustrativo, imaginemos que pertenecemos a un grupo 2a. Nada puede ser acelerado a la velocidad más rápida que la luz - de acuerdo (excepto la propia luz, que pertenece al grupo 1). Si uno imagina algo más rápido que la luz - se llama taquiones, por lo tanto pertenecerían al grupo 2b. Sin embargo, los taquiones violarían la causalidad, si pudieran interactuar con nosotros (habría sistemas de referencia donde el efecto precede a la causa). Por lo tanto, no vemos taquiones y tenemos nuestra propia coordenada temporal definida de esta manera.

Sin embargo, podría haber escrito el mismo párrafo, sustituyendo 2a por 2b y viceversa. Si hubiéramos sido taquiones, también podríamos decir que evolucionamos en el tiempo, y las leyes de la física serían las mismas para nosotros. De ahí la respuesta a tus primeras preguntas: Pertenecemos a uno u otro grupo, y esto hace que una coordenada sea especial respecto a la otra, y por eso se llama tiempo.

Se podría argumentar (ver otras respuestas), que el razonamiento anterior contradice la mecánica cuántica clásica. Sin embargo, no lo hace, si se considera la mecánica cuántica relativista en lugar de la no relativista, a menos que se consideren las mediciones cuánticas. Otro argumento, quizás, sería que nuestra conciencia no necesita estar orientada al tiempo. O, en otras palabras, uno podría preguntarse por qué se necesita tiempo para pensar. La respuesta a esto no la sé. Por último, podríamos referirnos a los procesos irreversibles, como el aumento de la entropía en los sistemas que adquieren el equilibrio, como otro caso en el que el tiempo desempeña un papel especial.

Quizá todo esto tenga algo que ver con el hecho de que nuestra conciencia está alineada con el tiempo, de ahí que tendamos a escribir las leyes físicas en forma dependiente del tiempo y a especificar las condiciones iniciales en un tiempo constante. Para los procesos reversibles, las leyes también pueden escribirse en una forma en la que las coordenadas espaciales son un argumento. Sin embargo, normalmente no tenemos condiciones de contorno que proporcionar para resolver las ecuaciones. Así que, debido a la conciencia, este enfoque no es práctico. Puede ser práctico, sin embargo, para los casos, donde no tenemos que especificar las condiciones de contorno, por ejemplo, para las ecuaciones de onda relativistas.

Por lo tanto, la respuesta a tu segunda pregunta es sí, existen muchas ecuaciones de este tipo (como la ecuación de onda, por ejemplo), que permiten hacer predicciones, considerando x como una coordenada temporal. Sin embargo, algunas no parecen permitir tales predicciones (como las ecuaciones que tratan de procesos irreversibles) y para algunas no es posible escribir condiciones de contorno (iniciales) útiles en la práctica.

Answer 2

Lo que marca la diferencia es que el orden del Tiempo está hecho por la presencia de la memoria. Es decir, la conciencia crea la "flecha del Tiempo".

Answer 3

Creo que el tiempo y el espacio son equivalentes sustanciales, pero se diferencian por la escala de su ciclo. cuando te mueves en el espacio, puedes darte la vuelta y volver al punto de partida o seguir demasiado infinito y acabaras en el punto de partida, este es al menos para mi el significado de la vision determinista. con el tiempo es lo mismo, pero la causalidad te impedira simplemente darte la vuelta y volver atras en el tiempo, el punto de partida ha cambiado demasiados aspectos (causados por los otros actores) y no podras reconocerlo, pero esto tambien es cierto si te mueves en el espacio. otro punto es que creo que nadie tiene en cuenta el axioma de la eleccion. esto significa que el futuro nunca estara determinado por el presente, pero el pasado es inmutable y fijo. Por ejemplo, tomemos el juego de la vida de Conway: personalmente diria que el juego tiene que jugarse al reves, porque en el juego cada posicion tiene uno y solo un seguidor futuro, pero infinidad de precursores pasados. en realidad me parece exactamente lo opuesto. Pero ahora a lo que voy: si vamos mas alla del horizonte del evento y nos permitimos ir tan lejos como sea necesario para encontrar una constelacion donde en algun futuro el juego nos lleve de vuelta al punto de partida, esta claro que esta constelacion debe ser posible y si es posible, significa que tiene que existir. otro punto : nuestra memoria puede almacenar eventos pasados en la mente y recuperar alguna simulacion y recordarnos el pasado. tiene que haber alguna forma material de guardar o encerrar eventos pasados en nuestra mente y si fue solo un foton que recibimos por nuestros ojos. ahora en el momento de recordar, tenemos que construir algun tipo de conexion a este pasado y que es entonces viajar en el tiempo. aqui fue quizas solo un electron, pero lo que fue posible para este electron debe tener una verdad basica en este mundo. al final, el axioma de la eleccion no puede ser ignorado y tiene que ser tenido en cuenta por algun intento de seriedad matematica para definir este mundo tal y como lo observamos. ningun cuerpo puede simplemente darse la vuelta y volver al principio. ni en el espacio ni en el tiempo; simplemente no es como yo percibo este mundo y no olvidemos que las matematicas son creadas por las mentes humanas y reflejan solo una parte del mundo.