AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz
 

Es geht um den "Zeitpfeil", dass also t2>t1>0 oder t2<t1<0.
Dass sich so ein System "finden" lässt, darum geht es doch gar nicht.
In der klassischen Mechanik betrachten wir manigfach System, deren Schwerpunkt einen endlichen Impuls zum Beobachter hat und der erhalten bleibt.
Dies ist begründet mit der Impulserhaltung der klassischen Mechanik.
Insofern darf man daraus schliessen, dass sich dieser Impuls nicht umkehrt, dies also an der Impulserhaltung liegt.
Ich sehe an diesem Argument nicht weniger als dem Entropieargument der Thermodynamik, das auch der Erfahrung entspringt.

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Ja, ich habe das zeitige Ende der Diskussion leider verpasst. Zeitumkehr als physikalischer Prozess aus dem heiteren Himmel gibt es nicht. So weit waren wir ja schon gewesen.

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Was nach meiner Kenntnis bedeutet, dass der in in der Zeit zurücklaufende Vorgang ebenfalls physikalisch sinnvoll ist, nicht etwa der Vorgang der Zeitumkehr selbst (ein Planet ändert seinen Drehsinn nicht).

Um das zu testen brachte ich mal die Abstrahlung von Gravitationswellen ins Spiel. Die Reaktion eines theoretischen Physikers der Uni HD war (zu meiner Überraschung) sinngemäß, kein Problem, man strahlt Gravitationswellen ins System und die beiden kompakten Objekte spiralen auseinander.

Der Knackpunkt betrifft irreversible Prozesse. Hier wird argumentiert, dass die Wahrscheinlichkeit für den zeitumgekehrten Vorgang beliebig klein aber nicht Null ist.

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Zum ersten Absatz: genau! Zeitumkehrinvarianz bedeutet nicht, dass zeitgespiegelte Prozesse tatsächlich stattfinden oder nicht stattfinden, oder gar dass sich plötzlich Bewegungsrichtungen umkehren. Zeitumkehrinvarianz bedeutet lediglich, dass zu einem beliebigen möglichen Prozess auch der zeitlich rückwärts ablaufende Prozess möglich ist.

Zeitumkehrinvarianz gilt für sämtliche deterministische klassische Theorien sowie für quantenmechanische Theorien mit Ausnahme der schwachen Wechselwirkung. D.h. Zeitumkehrinvarianz gilt nicht für die (klassische oder quantenmechanische) statistische Mechanik.

Ob zeitgespiegelte Prozesse tatsächlich stattfinden oder nicht, liegt zumeist an den Anfangsbedingungen. Während die dynamischen Bewegungsgleichungen (bis auf die o.g. Ausnahme der schwachen Wechselwirkung) die Zeitumkehrinvarianz respektieren, gilt dies oft nicht für die Anfangsbedingungen.

Wenn dies soweit klar ist, kann man die interessanten Fälle betrachten: die schwachen Wechselwirkung sowie die statistische Mechanik.

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@ Quantor... Es war ja auch Meinung gefragt. Ich meine, um die Zeit absolut umzukehren, muss sie erstmal anhalten. Ein Impuls müsste pausieren und wäre kein kontinuierlicher Partner im System einer Erhaltung.
Wohingegen gleichartige aber verschiedene Prozesse reversibel ununterscheidbar sind, also Kreisläufe, ist das entropische Argument, der Austausch mit der Umwelt entscheidend.

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Die Ausnahmen sind Fälle, in denen explizit Reibungskräfte in die Bewegungsgleichungen eingeführt wurden: gedämpfte Schwingungen z.B. genügen der Zeitumkehr-Invarianz sicher nicht. Das ist aber dann auch keine rein klassische Mechanik mehr, da eigentlich die Thermodynamik tangiert wird (Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme).

Für den Theorie-Rumpf (Wellengleichungen etc) gilt das sicherlich. Sobald man den Messvorgang hinzuzieht, wird es m.E. etwas undurchsichtiger. Dieser scheint irreversibel (Kopenhagen-Kollaps etc).

Wo zur Beschreibung von Viel-Teilchen-Systemen Konzepte wie Wärme, Temperatur und Entropie eingeführt werden, haben wir eine Asymmetrie im Zeitverhalten, obwohl auch im Prinzip natürlich immer noch die t-invarianten, grundlegenderen Theorien gelten. Die statistische Mechanik erklärt die Irreversibilität eines Prozesse in der Thermodynamik damit, dass dessen Umkehrung im Prinzip zwar noch möglich, aber so extrem unwahrscheinlich ist, dass er ausgeschlossen werden kann.
BTW, wieso eigentlich "D.h." oben in deinem Text?

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Wie sieht's mit dem Fall ins SL aus? Die Zeitumkehr wäre ein weißes Loch, also konsistent mit der ART. Einer jener "Experten" im PF hat mal gesagt, hier befände sich die ART im Widerspruch zur Thermodynamik (Entropie). Ist das weiße Loch eine Art unphysikalisches Artefakt der ART?

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Man kann - bis auf geometrische Details - den Urknall als weißes Loch betrachten.

@Hawkwind:

Natürlich sind Reibungskräfte nicht zeitumkehrinvariant; dies liiert aber natürlich daran, dass hier über Freiheitsgrade gemittelt und deswegen ein implizit statistischer Aspekt eingeführt wird.

Die Thermodynamik habe ich bewusst nicht betrachtet, da sie einen anderen Charakter hat. Hier wird ein System beliebig vieler Teilchen mit bekannten Wechselwirkungen durch einen Punkt auf einer N-dim. Mannigfaltigkeit repräsentiert. Die Gültigkeit dieses Darstellung ist m.Wn. nicht einmal für die Gleichgewichtsthermodynamik universell beweisbar.

Den Messprozess habe ich zunächst ausgeklammert, da er bis heute unverstanden ist. Im Zuge der Viele-Welten-Interpretation - in der die Natur des Messprozesses im Prinzip bekannt ist - wird mittels coarse-graining versucht, die Zeitasymmetrie zu erklären.

Ja, die statistische Mechanik erklärt die Irreversibilität dadurch, dass dessen Umkehrung im Prinzip zwar noch möglich, aber so extrem unwahrscheinlich ist, dass er ausgeschlossen werden kann. Und das läuft letztlich wieder auf die Anfangsbedingungen (und die statistische Interpretation der Entropie) hinaus.

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Der Vergleich scheint mir überstrapaziert. Statische Raumzeit vs. isotrope und dynamische Raumzeit ohne Ereignishorizont.

Der Urknall benennt nach heutiger Auffassung die den Zerfall des Inflaton Feldes.

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Man sollte SLs nicht als statistische RZ betrachten, das ist ein theoretischer Grenzfall.

Ich verstehe nicht, was du damit meinst. Außerdem gibt es weder einen Beleg für das Inflatonfeld, noch würde dessen Dynamik die Zeitumkehrinvarianz brechen; es wäre diesbzgl. ein ganz normales Feld.