¿Cómo las leyes de la naturaleza se comportaría si invierte tiempo?

Question

Suponga que una pelota cae desde una cierta altura y alcanza el suelo. Más tarde, de alguna manera nos las arreglamos para invertir el tiempo. Ahora en la inversión de tiempo, hará que la bola se mueva hacia arriba para llegar al mismo punto de donde había caído (como, literalmente, la inversión de tiempo significa moverse hacia atrás en el tiempo para llegar al mismo punto desde donde los acontecimientos se originó), o va a permanecer todavía en la tierra obedeciendo las leyes de la gravitación? Esto le parecía muy raro para mí, porque de cualquier manera uno tiene que abandonar el resultado que surja debido a que el tiempo de la reversibilidad o las leyes fundamentales de la naturaleza.

Answer 1

Buena pregunta. Vamos a considerar en primer lugar que la bola caiga inmediatamente antes de que llegue a la mesa. El abandono de la fricción con el aire de simplicidad. La pelota tiene una velocidad en sentido descendente. Si invertimos tiempo, la pelota está en la misma posición a la derecha encima de la mesa, pero ahora tiene una velocidad ascendente. Una pelota hacia arriba con un movimiento de la velocidad de subida con una aceleración negativa, debido a la fuerza de la gravedad. Por lo tanto, cuando invertimos tiempo la pelota SE obedecen las leyes de la gravitación y las leyes de Newton. Juntas, estas leyes físicas predecir que la pelota va a aumentar debido a la velocidad en la dirección hacia arriba. En respuesta a @CuriousOne del comentario, aquí las ecuaciones de movimiento SON inversión de tiempo invariable mientras no estamos considerando la colisión con el suelo.

Ahora vamos a escoger un punto diferente en el tiempo a considerar. Tener en cuenta varios segundos después de que la pelota golpea el suelo. Vamos a llamar a este tiempo $t_0$. En la dirección de avance, el balón comenzó en el aire, cayó al suelo, y luego se libera energía cinética a la tierra en forma de calor, lo que hace que el balón para detener y los átomos en el suelo y la pelota a vibrar. Esto nos lleva a $t_0$. Ahora considere el tiempo en la dirección inversa. A partir de un microscópico punto de vista mecánico, es totalmente posible que los átomos están vibrando en el suelo de tal manera que la transferencia de energía cinética y el impulso a la pelota para que el balón está "patada" en el aire. Este "patada" y el siguiente lugar de la bola sería totalmente coherente con las ecuaciones de movimiento, independientemente del hecho de que el tiempo se invierte.

Así que ¿por qué no vemos las bolas en reposo en el suelo de forma espontánea que se levanta en el aire? No tiene nada que ver con el tiempo de la reversibilidad de las ecuaciones de movimiento (la segunda ley de Newton) ya que este evento es totalmente posible de acuerdo a las ecuaciones de movimiento. La razón de que las bolas no se elevan en el aire es de que tal evento es estadísticamente muy improbable. Es muy poco probable que los átomos en el suelo organizar su movimiento en forma tal que patear la pelota en el aire. Usted tendría que tener muy preciso de las condiciones de los átomos en el suelo para que patear la pelota en el aire desde el reposo en el suelo. Esto está en directa de acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica que comentarios sobre la naturaleza de la entropía en el universo. En este caso, debido a la improbabilidad estadística de la pelota de una patada en el aire, nuestra macroscópicas de las ecuaciones de movimiento ignorar la posibilidad de que la bola sea una patada en el aire. Por lo tanto, nuestro simplificado macroscópicas de las ecuaciones de movimiento no cuenta para el total microscópico de la física de los átomos en el suelo, por lo que no se puede esperar que estas ecuaciones macroscópicas tiempo reversible. Ver a @CuriousOne del comentario anterior.

Esperemos que este ejemplo ilustra el contraste entre el tiempo de la reversibilidad de un microscópico de la teoría como de la mecánica clásica o mecánica cuántica, y el tiempo de la irreversibilidad de una teoría macroscópica como la termodinámica.

Answer 2

Es tiempo reversible?

Mira el estroboscópico de la fotografía. Es la bola de "caer" o caer? La respuesta es que seguramente no lo sabemos!

Una película de este tipo de secuencia del caso podría ser correr hacia atrás & inevitablemente sería imposible para el espectador para detectar cualquier violación de las leyes de Newton. Un tiempo de reversión de los cambios tanto $t,v \a -t-v$ dejando la aceleración de los cambios . Por lo tanto, cualquier conclusión acerca de las fuerzas que se llega como resultado de la observación de un proceso dinámico en secuencia inversa son idénticos, con lo que llegarían a la conclusión de que el proceso en sí. Después de todo, las atracciones no se conviertan en la repulsión o cualquiera de ese tipo.

Sin embargo, cuando vemos a un ordinario de la imagen en sentido inverso, rápidamente se hace evidente desde el comportamiento de los objetos inanimados-dejando de lado la ludiucrous efectos de revertir las acciones humanas, que parecen extraños por razones bien distintas-que la mayoría de las acciones físicas contar con una dirección definida. Imaginemos, por ejemplo, una secuencia en la que un vaso se cae de una mesa y se rompe en pequeños fragmentos en el suelo.Si vimos una película en la que los fragmentos se juntaron en un todo de vidrio, que luego saltó sobre la mesa, esta claro que sería imposible que la naturaleza no actúa así. Sin embargo, un "micromovie"del individuo atómico de los encuentros en cada etapa del proceso debe ser perfectamente el tiempo reversible.

Por lo tanto, estamos ante un puzzle: la ley de Newton implica que la dinámica fundamental del comportamiento de un individuo de la partícula es reversible en el tiempo, pero cuando uno toma un sistema de números muy grandes de partículas, al parecer, el comportamiento deja de ser reversible.
Comentado por A. P. francés.

Answer 3

Para ampliar un poco sobre Ian respuesta, vamos a considerar el caso de una bola que ha caído desde una altura determinada y se ha rebotado repetidamente contra el suelo, la pérdida de energía a través parcialmente inelástica de colisión con la tierra hasta que toda su energía se disipa en forma de calor. Ahora bien, si en este momento el tiempo se invirtió, lo que esperamos ver es que el flujo de entropía sería invertir, y la aparentemente movimientos al azar de las partículas individuales espontáneamente convergen en el punto debajo de la pelota y dar un leve, casi imperceptible movimiento hacia arriba. Pero yendo más allá, no sería un solo impulso hacia arriba, pero en lugar de un periódico de la secuencia de convergencias en el punto debajo de la bola, en el exacto momento en que el balón estuvo en contacto con el suelo cada vez. Además, después de la final de la impartición de impulso desde el suelo a la pelota, la Tierra de repente lograr un punto estable y las oscilaciones dejaría, y la pelota se eleve a su punto más alto donde se iba a comprometer con cualquiera que sea el mecanismo lanzado la bola en el primer lugar.

Sin embargo, nadie puede decir con certeza que esto realmente va a suceder. En primer lugar, porque no tenemos los medios para invertir el tiempo, y por lo tanto no podemos realizar experimentos o recopilar datos en este escenario, y a partir de ello se sigue que nuestros modelos de momento son sólo eso - modelos - que puede o no puede comportarse como se esperaba fuera de la gama de experiencias que se han desarrollado bajo. Todo en el primer párrafo, es un experimento de pensamiento que supone que cualquiera que sea el mecanismo se invierte tiempo debe necesariamente, la causa de todo lo que pasó a ser de un modo determinista ser revertido, pero es una explicación alternativa sería que la restricción de comportamiento determinista estar relajado, en cuyo caso el flujo hacia atrás de tiempo podría volver a las diferentes condiciones iniciales. Si la memoria sirve, algunos de Hawking, trabajos recientes sobre el presente de la selección de las condiciones iniciales de los últimos pueden ser relevantes aquí.

Answer 4

Para entender mi respuesta, usted tiene que imaginar el espacio como 2-D plano y el tiempo como un vector perpendicular a ella. "Normal" el tiempo se define como un vector que apunta a la "derecha".
Si el tiempo es ahora instantáneamente a la inversa (vector ahora apunta a la izquierda), nada iba a cambiar (las leyes de la física, etc.), porque podríamos definir fácilmente "normal", ya que apunta a la "izquierda". En otras palabras, nuestro marco de referencia es arbitraria!
Si el tiempo que se invierte en el "medio" de una placa de caer, va a continuar a caer y romper, como si el tiempo no se había invertido!