Paras vastaus
On aika-aika symmetrioita, jotka muodostavat Poincare-ryhmän tasaisessa tilassa (ja paikallisesti totta kaarevassa tilassa). Poincare-ryhmässä on 10 erilaista symmetriaa, ja useat niistä sisältävät toiminnan kerrallaan.
Nämä symmetriat ovat
- 1: aikakäännöksen muuttumattomuus
- 3: kolmiulotteisen ulottuvuuden spatiaalinen käännösvariaarisuus
- 3: spatiaalinen kiertyminen kolmen avaruusakselin ympärillä
- 3: nopeus kasvaa 3 spatiaalisessa suunnassa
ja ovat jatkuvaa symmetriaa, mikä tarkoittaa, että symmetrioita on ääretön määrä, parametroitu numerolla.
Ensimmäinen ja viimeinen toimi kerrallaan. Tärkeintä tässä kysymyksessä on aikakäännösten muuttumattomuus. Tämä symmetria toimii t \ rightarrow t + \ epsilon, jossa \ epsilon on parametri, joka kertoo kuinka paljon siirrät aikaa eteenpäin tai taaksepäin. Tämä symmetria tarkoittaa, että luonnon lait ovat samat edellisellä hetkellä kuin nyt.
Muut ajan myötä vaikuttavat symmetriat ovat tehosteet, jotka muuttavat viitekehystä: mikä tarkoittaa, että luonnon lait ovat samat liikkuvassa kehyksessä verrattuna lepotilaan: mikä tarkoittaa, että ei ole olemassa lepokäsite, koska luonnon lait eivät valitse sitä erityiseksi. Symmetriat vaikuttavat ajankohtana ct \ rightarrow \ cosh \ beta \, ct + \ sinh \ beta \, xx \ rightarrow \ cosh \ beta \, x + \ sinh \ beta \, ct missä \ cosh ^ 2 \ beta – \ sinh ^ 2 \ beta = 1 ovat hyperbolisia funktioita, kuten \ cos \ theta \ text {ja} \ sin \ theta ovat pyöreitä toimintoja. Tässä \ beta on parametri. Y- ja z-suuntaa on samankaltaisia.
On myös erillinen symmetria: aikakäänteinen symmetria, joka vie t \ rightarrow – t. Tämä ei ole tarkka symmetria, vaan yhdistelmä ajan käänteissymmetriaa, spatiaalista käänteissymmetriaa ja varauksen konjugointisymmetriaa on tarkka symmetria (tunnetaan nimellä CPT).
Joka tapauksessa nämä symmetriat vaikuttavat aika ja ovat ”aikasymmetriat”.
Vastaus
Aikasymmetrioita on kahdenlaisia.
Aika on sama huomenna kuin tänään . Tämä on käännössymmetria. Teknisesti se tarkoittaa, että jos fysiikan yhtälöt ovat muuttumattomia muuttujan $ t \ oikeanpuoleinen t + t\_0 $ muutoksessa. Emmy Noether osoitti, että tämä ajan symmetria vastasi energiansäästölakia. Se on selvästi yksi tärkeimmistä olettamuksista, joita teemme jatkuvasti fysiikan laeista. Loppujen lopuksi, jos fysiikan lait eivät ole samoja huomenna kuin nykyään, fysiikan harjoittaminen on mahdotonta.
Tulevaisuus on sama kuin aiemmin . Tämä on T-symmetria ja vastaa muuttujan $ t \ rightarrow -t $ muutosta. Useimmat fysiikan lait täyttävät tämän symmetrian, kuten Newtonin lait, Einsteinin lait, peruskvanttimekaniikka … Kvanttikenttäteoriassa kaoniksi kutsuttu partikkeli ei kuitenkaan tyydytä T-symmetriaa (mutta tyydyttää CPT: n) Lisäksi jokapäiväinen kokemuksemme osoittaa, että menneisyys ja tulevaisuus ovat tosiasiallisesti epäsymmetrisiä — jos vain voisin tietää tulevaisuudesta yhtä hyvin kuin tiesin menneisyydestä! Tämän vangitsee termodynamiikan toisen lain T-epäsymmetria , joka sanoo, että entropia (mikroskooppinen tieto, jota ei voida päätellä makroskooppisesta tiedosta) kasvaa aina. Yksi mahdollinen selitys tälle voi olla n maailmankaikkeuden alkutila.