14 votos

¿Por qué EM ondas se propagan hacia adelante en el tiempo y no hacia atrás en el tiempo?

¿Por qué EM propagar hacia adelante en el tiempo, pero no hacia atrás en el tiempo? Dicho de otra forma, ¿por qué la radiación electromagnética no de la "ondulación hacia adentro" y recoger en algún momento? Esto es perfectamente posible, por el tiempo de reversión.

Estoy suponiendo que la explicación va a invocar la entropía de alguna manera, pero todavía no está claro para mí que, como explicamos problemas similares en Stat Mech de esa manera. Tal vez es al horno en las condiciones iniciales del universo (como nuestro Stat Mech explicaciones requieren)?

EDIT: he pensado un poco más, y creo que mi pregunta es esta: ¿por qué en la Mecánica Cuántica, somos libres para utilizar el advanced Greene de la Función en lugar de la retrasados, pero no aquí? (¿Estamos?) Tal vez la avanzada/retardado potenciales de resultado en diferentes físicamente arreglos de los campos, mientras que el avanzado/retardado Greene funciones no producen físicamente diferentes wavefunctions? Creo que las respuestas a esto se podría resolver mi pregunta. (En la medida en que me gustaría saber por qué se tiran avanzado potenciales, pero sin duda sería sin resolver ¿por qué esta área en particular viola tiempo de simetría. No es tiempo de simetría de un importante principio? ¿Por qué decimos que el universo es simétrica si no es en la E+M?)

12voto

Dicho de otra forma, ¿por qué la radiación electromagnética no de la "ondulación hacia adentro" y recoger en algún momento? Esto es perfectamente posible, por el tiempo de reversión.

Así, en la mayoría de los casos la radiación electromagnética no ondulación hacia el exterior desde un punto cualquiera - por lo general, cuando hay radiación, la fuente de algunos extendida cuerpo de la materia con los no-cero dimensiones.

Supongo que usted está interesado en la siguiente pregunta: puesto que no son bien conocidos los procesos en los que las ondas electromagnéticas se propagan hacia el exterior de los cuerpos físicos a distantes en el espacio, ¿por qué no hay también procesos inversos, donde las ondas electromagnéticas se propagan desde el lejano espacio hacia algunos de los otros o los mismos cuerpos físicos? Sabemos que las ecuaciones de Maxwell en algunos escenarios simples (tales como el movimiento continuo de un punto de carga) tienen soluciones como que (llamados campos avanzados frente al retraso de los campos), así que ¿por qué no nos la observación de colapso de ondas esféricas, al menos en algún lugar?

En primer lugar, es útil para saber cuando esta pregunta no surgir. En casos como el de la descripción de los campos EM en un vacío de la caja metálica con cuerpos cargados en el interior, no hay duda de soluciones alternativas y ¿por qué no estamos observando, porque las condiciones de contorno en el cuadro de revisión de la EM campo a una única solución. En general, esta solución no es ni completamente retrasados ni completamente avanzado - es algo más general, algo que representa la presencia de los metálicos límite.

Se podría decir, esperar, los metálicos paredes no son algo mágico y matemático de límite, que contienen cargos y entonces surge la pregunta - es el EM campo debido a esas paredes retardado, avanzado o algo diferente?

No lo sabemos.

Al abordar la cuestión de los campos EM en el nivel microscópico, donde no hay ninguna perfecta cajas metálicas que podría arreglar la condición de frontera, se nos presenta la dificultad de que hay muchas soluciones válidas para las ecuaciones que son consistentes con lo observado movimientos de partículas cargadas.

Supongamos que el total de EM campo se compone de primaria campos EM de gran número básico de partículas cargadas.

Una vista a eliminar esta ambigüedad de la teoría, que no se puede reparar por venir para arriba con algunas prácticamente verificable condiciones de contorno, es el postulado de que cada escuela primaria del campo se retrasa la solución de las ecuaciones para una fuente en todo el espacio - la partícula en sí. Esta simple elección es bastante intuitivo - primaria ondas sólo se propagan hacia el exterior de las partículas. Esto explica por qué macroscópicas de las ondas son retrasados sin mucho más allá de las suposiciones. Cierto, un derrumbe de aproximadamente onda esférica puede ser creado si un montón de partículas bailaba de una manera especial, pero tal correlación de movimiento a través de grandes distancias es muy improbable, por lo que esto no representa ningún reto para el modelo.

Una muy interesante, pero no es la única alternativa es que los campos microscópicos son totalmente simétricas combinación de retraso y avanzada de ondas (Tetrodo, Frenkel o Feynman-Wheeler modelos y sus variantes), pero cuando estos se utilizan para explicar nuestra experiencia con macroscópicas de los órganos, las cosas no son tan sencillas ya: si en la escuela elemental de campos son simétricos combinación de retraso y avanzada de ondas, ¿cómo es que no vemos tales simétrica de la onda EM en torno a una antena? (La gente, de hecho propuesto un experimento y comprobar que los campos EM no es simétrica. La experiencia indica que los campos EM cerca de la antena está bien dado por el retraso de la solución.)

En la Feynman-Wheeler modelo, se les ocurrió una idea interesante: se reintrodujo la condición de frontera en la teoría (los llamados absorbedor de condición) que formalmente les permitió llegar a la descripción realista de EM campo en el que los observables de campo parece ser casi retardado y cuando la corrección supuestamente explica la radiación de reacción. Me parece que el absorbedor de condición muy formal y no natural, y la supuesta explicación de la radiación de reacción (que depende de esa condición) como errónea. Aún así, la idea de simétrica medio retardado, medio-avanzado-campo tiene algunas consecuencias interesantes, por ejemplo, los sistemas de cargas opuestas son mucho más estables, ya que ahora las ondas pasan dentro y fuera y no hay ninguna intenso de Larmor-como la radiación de energía EM a el espacio que rodea a partir de dichos sistemas. Es posible que el simétrico microscópico de los campos con el derecho probabilístico supuestos puede ser coherentes con nuestros macroscópica experiencia con retrasos en los campos, incluso si dejamos de lado el de alguna manera antinatural absorbedor de condición.

Pero en cuanto a la sencillez, la más simple y natural de la postura en la actualidad es que en la escuela elemental de campos son retrasados, las soluciones avanzadas son no físico. Colapso de ondas esféricas pueden seguir existiendo, pero sólo como una situación especial que involucran especialmente correlación de las partículas de los movimientos en el pasado, lejos del centro.

2voto

higgsss Puntos 768

La razón es que el tiempo de reversión de simetría ya está roto en la forma de percibir el tiempo.

Vemos el tiempo como algo que fluye desde el pasado hacia el futuro, y tratamos de deducir el futuro desde el pasado. Por lo tanto, consideramos que la propagación de la onda electromagnética (o tiempo de evolución de cualquier sistema dinámico) como inicial-el problema del valor, en contraposición a una final-el problema del valor. Es sólo que retrasados soluciones (ondas salientes) son los que surgen cuando de problemas de valores iniciales de los problemas.

Para ver cómo esto es así, supongamos que hay una fuente de corriente con una duración limitada en el tiempo y una onda EM $\textbf{E}(\textbf{r},t)$ consistente con esta fuente de distribución. Naturalmente, se descompone la onda en \begin{equation} \textbf{E}(\textbf{r},t) = \textbf{E}_{0}(\textbf{r},t) + \textbf{E}_{\rm{source}}(\textbf{r},t), \end{equation} donde $\textbf{E}_{0}(\textbf{r},t)$ es una solución homogénea de las ecuaciones de Maxwell, y $\textbf{E}_{\rm{source}}(\textbf{r},t)$ es distinto de cero sólo después de que la fuente está encendida. Tal $\textbf{E}_{\rm{source}}(\textbf{r},t)$ es lo que llamamos el retraso de la solución; esto corresponde a una condición inicial tal que no existe ningún campo antes de que la fuente está encendida, y ajustamos $\textbf{E}_{0}(\textbf{r},t)$ cuando una diferente condición inicial debe ser satisfecho. Una característica clave de un retraso de la solución es que su espacio-tiempo de la dependencia corresponde a un saliente de onda de la fuente.

Si, por alguna razón, vamos a estudiar un final-el problema del valor, se puede considerar un campo de descomposición igual que el anterior, excepto que ahora, $\textbf{E}_{\rm{source}}(\textbf{r},t)$ es distinto de cero sólo antes de que la fuente está apagada. En este caso, $\textbf{E}_{\rm{source}}(\textbf{r},t)$ es una solución avanzada, y que corresponde a una final de condición tal que no existe ningún campo después de que la fuente está apagada. También, es lo que se obtiene invirtiendo el tiempo del retraso de la solución, es decir, una onda entrante desde lo espacial infinito.

En resumen, nosotros sólo vemos las ondas electromagnéticas que se propagan hacia delante en el tiempo (es decir, retraso en soluciones) debido a que (a sabiendas o sin saberlo) considerar inicial-problemas de valor. El tiempo de reversión de simetría se manifiesta en el hecho de que si invertimos la dirección del tiempo, una solución inicial-el problema del valor de las ecuaciones de Maxwell se transforma en una solución para un final-el problema del valor. Por supuesto, la simetría parece ser roto si nos fijamos en inicial-valor de los problemas; esto es, que sólo ven retrasados soluciones.

1voto

Fernando Briano Puntos 3704

Este problema no se ha incidido sobre mi atención, pero creo que estás en lo correcto de que la entropía puede explicar, cuando se expresa como un número de microstates.

Cito a partir de la conclusión relevante de la respuesta por Ján Lalinský :

Colapso de ondas esféricas pueden seguir existiendo, pero sólo como una situación especial que involucran especialmente correlación de las partículas de los movimientos en el pasado, lejos del centro.

Por simplicidad tomar una sola fuente. El campo electromagnético surge a partir de una confluencia de un gran número de fotones. Conceptualmente las funciones de onda de los fotones individuales en superposición construir los campos E y B de las ecuaciones de Maxwell. Los fotones, las partículas elementales son contables. A medida que se extienden en el universo el número de microstates aumenta o sigue siendo el mismo , a menos que se extiende completamente en el espacio vacío , que clásicamente es posible , pero la mecánica cuántica de los fotones se reunirá fluctuaciones del vacío, esto implicará el aumento de números de microstates.

En orden, para que una onda avanzada para reproducir y se centran en el mismo lugar, en el hecho de hacer una inversa de la fuente, los fotones deben interactuar con el mismo orden de fluctuaciones del vacío, porque los fotones va a viajar la misma distancia para terminar en el mismo (x,y,z). Se han acumulado en la entropía de la orden de la entropía adquirida por el saliente retraso de la onda . Pero el redarded ondas origen en una (x,y,z) es un a menor entropía en el inicio de la radiación, la reurned ha reunido toda la microstates en el camino a su entropía, por lo que no ha sido realmente una inversión de tiempo a la solución original.

Creo que esta es una reductio ad absurdum argumento, que podría ser peinado para estar presentable.

1voto

Herb Wilf Puntos 196

Es counterinuitive, pero creo que la pregunta

Dicho de otra forma, ¿por qué la radiación electromagnética no de la "ondulación hacia adentro" y recoger en algún momento?

se puede contestar de esta manera:

Es lo que hace.

O más bien, uno podría elegir para ver el mismo sistema en términos de "ondulación hacia afuera", o en términos de "ondulación hacia adentro', sin cambiar la física subyacente. En otras palabras, la pregunta

¿por qué en la Mecánica Cuántica, somos libres para utilizar el advanced Greene de la Función en lugar de la retrasados, pero no aquí? (¿Estamos?)

Pueden ser contestadas:

Estamos.

Por ejemplo, imaginemos un modelo idealizado de un punto de origen de la radiación rodeado en algunos finito distancia mediante la absorción de las paredes. La obvia descripción en términos de retraso ondas que irradian hacia fuera desde el punto de origen, pero si uno se siente inclinado a la que uno podría ver en su lugar a la misma solución como una suma de un número infinito de avanzada de ondas convergentes en cada punto de la absorción de la frontera. Es cierto que no he hecho un cálculo para comprobar, pero creo que debería ser posible hacer esto de tal forma que la suma de todos estos avanzada de ondas da exactamente la misma solución que el único retraso de la onda.

Por supuesto, en este ejemplo y muchos otros, es mucho más conveniente pensar en términos de retraso ondas de los avanzados, y también hay una importante pregunta acerca de por qué esto debería ser el caso. Esto creo que tiene que ver con la causalidad. En el ejemplo anterior, si movemos el punto de origen vamos a cambiar todo el campo de radiación, pero si pasamos la frontera alrededor no lo haremos. Somos capaces de manipular directamente las fuentes de radiación, pero sólo podemos manipular la radiación de los sumideros de forma indirecta, mediante la manipulación de las fuentes.

Esto parece un poco extraño y misterioso en el contexto de la radiación electromagnética, pero no es realmente diferente de cualquier otro proceso físico --- bastante universalmente, sólo podemos manipular las condiciones iniciales y no finales. (Un inciso, es posible derivar la segunda ley de, más o menos, este hecho por sí solo.{1})

Llegué a estas conclusiones, mientras que la lectura {2}, que se trata este tema en profundidad. Sin embargo, la leí hace mucho tiempo y no recuerdo si mi conclusión es la misma a la que pertenece el autor.

{1} Jaynes, E. T., 1965, `Gibbs vs Boltzmann Entropías,' Am. J. Phys., 33, 391;

{2} Huw Precio de la Flecha de Tiempo y de Arquímedes Punto, Oxford University Press, 1996

-1voto

Sarath Puntos 1

Para preguntas fundamentales no sólo debe limitarse a una consideración de la coordinación del tiempo, pero también hay que tomar en cuenta el tiempo apropiado, que es el concepto fundamental en que se basa el concepto de coordenada de tiempo, de espacio-tiempo.

El tiempo apropiado de lightlike fenómenos como el de las ondas electromagnéticas es cero. Eso significa que lightlike fenómenos son tiempo-simétrica, no hay tiempo propio de la dirección. Por consiguiente, cualquier definición de un tiempo la dirección proviene del hecho de que el observador que es la observación de la onda EM en movimiento a velocidad c adelante en el tiempo.

Eso significa simplemente que lightlike las ondas electromagnéticas están interactuando con sus observador en el momento en que la dirección del observador. Basándose en esta conclusión podríamos especular que - si hay objetos en movimiento en el momento opuesto de la dirección que estos objetos se observan ondas EM en movimiento en el momento opuesto de la dirección.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X