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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #1  
Alt 01.06.21, 10:28
Quantor Quantor ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 21.03.2020
Beitr?ge: 60
Standard Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Es wird oft gesagt, dass die klassische Mechanik (und andere grundlegende Theorien) zeitumkehrinvariant wäre.
So bleiben bei der Transformation t -> -t die grundlegenden Gleichungen invariant.
Grössen in erster Ordnung in der Zeit, wie zB. die Geschwindigkeit, würden sich dann zwar auch umkehren, aber die Naturabläufe wären damit kompatibel.
Dass Zeit ihre "Richtung" beibehalte, kann insbesondere in der klassischen Mechanik nicht erklärt werden. Eine Möglichkeit wäre die Thermodynamik mit dem Entropiekonzept zu bemühen, um einen "Zeitpfeil" zu definieren.

So weit, so gut, allerdings Frage ich mich da, wie das mit der Impulserhaltung ausschaut. Ist es nicht so, dass jede Zeitumkehr auch resultierende Impulse eines abgeschlossenen Systems umkehren, so dass zB. auch der resultieende Impuls der Schwerpunksbewegung sich umkehren würde. Das widerspräche aber doch wohl der Impulserhaltung, resp. würde dann eine Kraft "aus dem Nichts" wirken müssen, um eine solche Impulsänderung zu bewirken.

Die Frage ist also, sorgt nicht schon die Impulserhaltung der klassischen Mechanik für diesen "Zeitpfeil"?
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  #2  
Alt 01.06.21, 10:50
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beitr?ge: 2.893
Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Quantor Beitrag anzeigen
...
So weit, so gut, allerdings Frage ich mich da, wie das mit der Impulserhaltung ausschaut. Ist es nicht so, dass jede Zeitumkehr auch resultierende Impulse eines abgeschlossenen Systems umkehren, so dass zB. auch der resultieende Impuls der Schwerpunksbewegung sich umkehren würde. Das widerspräche aber doch wohl der Impulserhaltung, resp. würde dann eine Kraft "aus dem Nichts" wirken müssen, um eine solche Impulsänderung zu bewirken.

Die Frage ist also, sorgt nicht schon die Impulserhaltung der klassischen Mechanik für diesen "Zeitpfeil"?
Die "Zeitumkehr" ist ja kein physikalischer Prozess, sondern eine gedachte Transformation: was wäre in einer Welt, in der die Zeit rückwärts liefe? Könnte man durch Beobachtung von Prozessen feststellen, dass die Zeit "falsch herum" läuft?
Die Antwort der klassischen Mechanik ist "nein".
In Systemen mit sehr vielen Teilchen (Thermodynamik) wird das dann weniger klar. Und im Mikroskopischen (Teilchenphysik) ist die Zeitumkehr nicht exakt gültig.
Zum Status der diskreten Symmetrien:
https://www.sciencedirect.com/scienc...70269315000465
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  #3  
Alt 01.06.21, 10:58
Quantor Quantor ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Die "Zeitumkehr" ist ja kein physikalischer Prozess, sondern eine gedachte Transformation: was wäre in einer Welt, in der die Zeit rückwärts liefe? Könnte man durch Beobachtung von Prozessen feststellen, dass die Zeit "falsch herum" läuft?
Die Antwort der klassischen Mechanik ist "nein".
Das sehe ich schon ein.
Aber für mich bedeutet "Zeitpfeil", dass eben die "Richtung" der Zeit für alle Vorgänge festgelegt ist. Und das ist sie offenbar auch schon mit dem Impulserhaltungssatz, oder nicht?
Ob wir in unserer Welt da t oder -t betrachten, ist ja erstmal Konvention. Aber dass die Richtung dann festliegt, ist doch dann schon mit klassischer Mechanik festgelegt. Oder anders formuliert, Vergangenheit und Zukunft sind so zeitlich festgelegt.
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  #4  
Alt 01.06.21, 11:11
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Quantor Beitrag anzeigen
Das sehe ich schon ein.
Aber für mich bedeutet "Zeitpfeil", dass eben die "Richtung" der Zeit für alle Vorgänge festgelegt ist. Und das ist sie offenbar auch schon mit dem Impulserhaltungssatz, oder nicht?
Nein, nehmen wir mal ein Beispiel: ein Planet umkreist die Sonne im Uhrzeigersinn. Im Schwerpunktsystem Sonne + Planet ist die Summer der Impulse Null und diese bleibt auch erhalten.
Betrachten wir den zeitumgekehrten Prozess, dann umkreist der Planet die Sonne im entgegengesetzten Uhrzeigersinn. Auch in diesem System ist die Summe der Impulse Null im Schwerpunktsystem. Auch hier ist der Gesamtimpuls eine Erhaltungsgröße.
Beide Bewegungen sind erlaubt und perfekte Lösungen des Kepler-Problems.
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  #5  
Alt 01.06.21, 11:13
Quantor Quantor ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Nein, nehmen wir mal ein Beispiel: ein Planet umkreist die Sonne im Uhrzeigersinn. Im Schwerpunktsystem Sonne + Planet ist die Summer der Impulse Null und diese bleibt auch erhalten.
Betrachten wir den zeitumgekehrten Prozess, dann umkreist der Planet die Sonne im entgegengesetzten Uhrzeigersinn. Auch in diesem System ist die Summe der Impulse Null im Schwerpunktsystem. Auch hier ist der Gesamtimpuls eine Erhaltungsgröße.
Beide Bewegungen sind erlaubt und perfekte Lösungen des Kepler-Problems.
Okay, aber i.a. ist die Summe der Impulse nicht Null. Betrachte die Bewegung des Schwerpunkts Sonne-Planet ums galaktische Zentrum. Du betrachtest hier einen Spezialfall.
Bzw. letztlich muss das Universum als Ganzes dann als abgeschlossenes System gelten. Denke, dass ist aber keine Frage, die man im Zusammenhang der klassischen Mechanik beantworten kann.
Insofern lässt die klassische Mechanik auch keine Umkehr des "Zeitpfeils" zu.

Ge?ndert von Quantor (01.06.21 um 11:18 Uhr)
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  #6  
Alt 01.06.21, 11:45
Quantor Quantor ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Man könnte natürlich auch hinterfragen, ob die Impulserhaltung nicht nur (nach Noether) von kontinuierlichen Symmetrien der Homogenität des Raums abhängt, sondern auch von der Zeitrichtung.
Dann wäre Impulserhaltung relativ zur Zeitrichtung bestimmt und kein davon unabhängiger Erhaltungssatz?!
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  #7  
Alt 01.06.21, 13:36
Quantor Quantor ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Quantor Beitrag anzeigen
Okay, aber i.a. ist die Summe der Impulse nicht Null. Betrachte die Bewegung des Schwerpunkts Sonne-Planet ums galaktische Zentrum. Du betrachtest hier einen Spezialfall.
Bzw. letztlich muss das Universum als Ganzes dann als abgeschlossenes System gelten. Denke, dass ist aber keine Frage, die man im Zusammenhang der klassischen Mechanik beantworten kann.
Insofern lässt die klassische Mechanik auch keine Umkehr des "Zeitpfeils" zu.
Defacto ist es ja auch so, dass in Millionen von Fällen die Impulserhaltung der Schwerpunktsbewegung klassischer Systeme empirisch richtig ist, dass also von der Richtigkeit der Impulserhaltung hier ausgegangen werden kann.
Wenn die Impulserhaltung so aber richtig ist, dann muss man die Zeitumkehr ausschliessen. Vergangenheit und Zukunft dieser Systeme ist festgelegt.
Damit ist defacto auch der "Zeitpfeil" festgelegt.
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  #8  
Alt 01.06.21, 14:27
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
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Defacto ist es ja auch so, dass in Millionen von Fällen die Impulserhaltung der Schwerpunktsbewegung klassischer Systeme empirisch richtig ist, dass also von der Richtigkeit der Impulserhaltung hier ausgegangen werden kann.
Wenn die Impulserhaltung so aber richtig ist, dann muss man die Zeitumkehr ausschliessen. Vergangenheit und Zukunft dieser Systeme ist festgelegt.
Damit ist defacto auch der "Zeitpfeil" festgelegt.
Ja genau - die Erde wird nicht einfach ihre Bewegungsrichtung ändern: Umkehr der Zeitrichtung wird man in der Praxis eher selten beobachten.
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  #9  
Alt 01.06.21, 15:13
Quantor Quantor ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Ja genau - die Erde wird nicht einfach ihre Bewegungsrichtung ändern: Umkehr der Zeitrichtung wird man in der Praxis eher selten beobachten.
Ja, aber weiss nicht genau, was du damit aussagen willst.

Ein Zeitpfeil bedeutet ja für Zustände Z, dass Z(t1)->Z(t2), also Kausalität für t2>t1.

M.E. ist das ja schon mit dem Impulserhaltungssatz der klassischen Mechanik gegeben. Dass die Erde ihre Bewegungsrichtungsrichtung nicht umkehrt hängt ja am Zeitpfeil. Und eine Erklärung dafür ist, dass Impulserhaltung gilt, das ist meine Aussage.
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  #10  
Alt 01.06.21, 15:16
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Zeitpfeil und Zeitumkehrinvarianz

Zitat:
Zitat von Quantor Beitrag anzeigen
Okay, aber i.a. ist die Summe der Impulse nicht Null. Betrachte die Bewegung des Schwerpunkts Sonne-Planet ums galaktische Zentrum. Du betrachtest hier einen Spezialfall.
Unsinn: so ein System lässt sich immer finden. Das Schwerpunktsystem ist ja gerade so definiert, dass in diesem die Summe der Impuls gleich Null ist.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwerpunktsystem

Dass wir die Zeit nicht real umkehren, da sind wir uns eh einig; es geht "nur" darum, die Symmetrien der Naturgesetze zu untersuchen.
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