물리학 자와 철학자들은 우리가 세상에 대해 생각한 모든 것이 잘못되었다고 말하는 것 이상을 좋아하지 않습니다. 그들은 상식을 넌센스로 노출시키는 데 독특한 즐거움을줍니다. 그러나 Tim Maudlin은 세상에 대한 우리의 직접적인 인상이 우리가 믿게 된 것보다 현실에 대한 더 나은 가이드라고 생각합니다.
그가 항상 그렇게 생각하는 것은 아닙니다. 뉴욕 대학교의 교수이자 세계 최고의 물리학 철학자 중 한 명인 Maudlin은 자신의 이름을“얽힌”양자 입자의 이상한 행동을 연구하여 가능한 한 반 직관적 인 행동을 보여줍니다. 그는 물리학 자들이 변형 적 얽힘이 얼마나 경화되어 있다고 생각합니다. 그러나 동시에, 그는 물리학 자들이 우리의 기존의 견해가 오도된다고 주장하기에는 너무 성급할 수 있다고 생각합니다. 특히 시간의 본질에있어서.
.그는 가정적이고 유행하지 않는 시간의 견해를 방어합니다. 내장 화살표가 있습니다. 그것은 더 깊은 현실에서 파생되기보다는 기본입니다. 환상이나 관점의 인공물과는 반대로 변화는 실제적입니다. 물리 법칙은 시간 내에 매 순간을 생성하기 위해 행동합니다. 수학, 물리 및 철학을 혼합 한 Maudlin은 과학자와 철학자들이 일반적 으로이 민속 지혜를 부정하기 위해주는 이유를 제거합니다.
수학적 논증은 그의 현재 프로젝트의 대상, 물리적 지오메트리에 대한 새로운 기초의 두 번째 볼륨 입니다. (첫 번째는 2014 년에 나타났습니다). 그는 현대 물리학은 공간과 본질적으로 같은 방식으로 시간을 개념화한다고 주장했다. 우리가 일반적으로 이해하는 것처럼 공간은 타고난 방향이 없습니다. 등방성입니다. 우리가 시간에 공간 직관을 적용 할 때, 우리는 무의식적으로 시간이 본질적인 방향이 없다고 가정합니다. 새로운 재단 시간과 공간을 명확하게 구별 할 수있는 방식으로 토폴로지를 다시 생각합니다. 일반적으로, 기하학적 구조의 첫 번째 수준 인 토폴로지는 공간이나 시간의 지점을 설명하는 오픈 세트를 사용하여 정의됩니다. "오픈"은 지역이 날카로운 가장자리가 없음을 의미합니다. 세트의 모든 지점은 같은 세트의 다른 지점으로 둘러싸여 있습니다.
Maudlin은 대신 라인을 기준으로 제안합니다. 그는 이것을 일상적인 기하학적 직관에 더 가깝게 본다. 그리고 그는 표준 토폴로지의 결과와 일치하기 위해서는 시간이 그랬던 것처럼 선을 지시해야한다는 것을 발견했습니다. Maudlin의 접근 방식은 표준 토폴로지를 확장하여 지오메트리를 방향성으로 부여하는 다른 접근법과 다릅니다. 그것은 확장이 아니라지면에서 방향성을 높이는 재고 생각입니다.
Maudlin은 Quanta Magazine 과 그의 아이디어를 논의했습니다 3 월. 다음은 인터뷰의 응축 및 편집 버전입니다.
왜 시간이 그것에 대한 방향이 있다고 생각할 수 있습니까? 물리학 자들이 자주 말하는 것에 반대하는 것 같습니다.
조금 거꾸로 된 것 같아요. 거리에있는 사람에게 가서 시간이 지시를 가지고 있는지, 미래가 과거와 다른지, 그리고 시간이 미래를 향해 행진하지 않는지 물어보십시오. 그것이 자연스러운 견해입니다. 더 흥미로운 견해는 물리학 자들이 시간이 방향이 없다는 것을 스스로 확신시키는 방법입니다.
그들은 아인슈타인의 특별한 상대성 이론의 결과라고 대답 할 것입니다.
시간이 단지 네 번째 차원이라는이 개념은 오해의 소지가 높습니다. 특수 상대성에서 시간 방향은 공간 방향과 구조적으로 다릅니다. 적정 방향으로, 당신은 미래와 과거를 더 구분하는 반면, 다른 공간과 같은 방향으로 연속적으로 회전 할 수있는 공간과 같은 방향은 모든 공간과 같은 방향을 가질 수 있습니다. 두 종류의 적정 방향은 서로 지속적으로 변형 될 수 없습니다.
표준 형상은 시공간을 목적으로 개발하지 않았습니다. 그것은 단지 공간을하기 위해 개발되었으며, 공간은 그 공간에 대한 지시가 없습니다. 그런 다음이 목적을 위해 개발 한이 공식 도구를 가져간 다음 다른 목적으로 밀어 넣었습니다.
20 세기 초반에 상대성이 개발되었을 때 사람들은이 문제를보기 시작 했습니까?
나는 그들이 그것을 문제로 보았다고 생각하지 않습니다. 개발은 대수적이었고 기술이 대수적 일수록 자신이하고있는 일에 대한 기하학적 직관을 더 많이 얻을 수 있습니다. 따라서 시공간의 지표에 대한 표준 계정을 개발 한 다음“음,이 일에 음수를 넣기 시작하면 어떻게됩니까?”라고 묻습니다. 그것은 완벽하게 좋은 대수학적인 질문입니다. 그것이 기하학적으로 의미하는 바는 확실하지 않습니다. 그리고 사람들은 이제 "음, 시간이 2 차원이 있다면 어떨까요?"라고 말할 때 똑같은 일을합니다. 순전히 대수적 인 질문으로, 나는 그렇게 말할 수 있습니다. 그러나 당신이 나에게 그것이 물리적으로, 시간이 두 차원을 가질 수있는 것을 묻는다면, 나는 모호한 아이디어가 아닙니다. 시간의 본질과 일치합니까? 주문 이벤트라고 생각한다면, 그 순서는 선형 순서이며, 근본적으로 1 차원의 조직에 대해 이야기하고 있습니다.
.따라서 지오메트리를 다시 생각하여 시간의 방향성을 허용하려고합니다. 어떻게 작동합니까?
나는 물리학에서 시작하지 않았다. 나는 단지 토폴로지를 이해하려고 노력하는 것에서 시작했습니다. 가르 칠 때, 당신은 자신의 무지에 직면해야합니다. 나는 공간과 시간에 수업을 가르 칠 때 일부 학생들에게 표준 토폴로지를 설명하려고 노력했고, 나는 그것을 이해하지 못한다는 것을 깨달았습니다. 기술 기계와 내가 사용하고있는 개념 사이의 연결을 볼 수 없었습니다.
내가 당신에게 포인트 한 봉지를 건네 준다고 가정 해 봅시다. 기하학이 없습니다. 따라서 인식 할 수있는 기하학적 인 것을 제공하기 위해 구조를 추가해야합니다. 표준 접근법에서는 어떤 포인트 세트가 오픈 세트인지 지정합니다. 내 접근 방식에서, 나는 어떤 점 세트가 선인지 지정합니다.
고등학교에서 가르치는 일반 기하학과 어떻게 다른가요?
선을 기반으로하는이 접근법에서 매우 자연스럽게해야 할 일은 선에 방향성을 두는 것입니다. 공리 수준에서 구현하기가 매우 쉽습니다. 유클리드 지오메트리를하고 있다면 유클리드 지오메트리에서의 아이디어가 a 의 연속선이 있다면 이런 일이 일어나지 않을 것입니다. b 까지 , 그것은 또한 연속적인 라인 b 입니다 a - 유클리드 라인에는 방향성이 없습니다.
순수한 수학적 관점에서 왜 접근 방식이 바람직한가?
내 접근 방식에서, 당신은 포인트 세트에 선형 구조를 내려 놓았습니다. 내 공리에 따라 줄을 내려 놓으면 공개 세트에 대한 자연스러운 정의가 있고 토폴로지가 생성됩니다.
또 다른 중요한 개념적 장점은 개별적인 선을 생각하는 데 아무런 문제가 없다는 것입니다. 사람들은 유한하게 많은 사람들이있는 곳에 선을 형성하며, 다음 사람이 누구인지, 그 뒤에있는 사람 등에 대해 이야기 할 수 있습니다. 선의 개념은 이산적이고 연속적인 것 사이에서 중립적입니다. 그래서 당신은이 일반적인 접근법이 있습니다.
왜 이런 종류의 수정이 물리학에 중요한가?
시공간에 대해 이야기하기 시작하자마자 시간이 방향성이 있다는 생각은 분명히 우리가 시작하는 것입니다. 과거와 미래에는 엄청난 차이가 있습니다. 따라서 시공간의 기하학적으로 생각하기 시작하자마자 시간적 특성을 가진 무언가에 대한 자연스러운 생각은 현재 본질적인 방향성을 가진 무언가를 생각하고 있다는 것입니다. 그리고 기본 기하학적 물체가 방향성을 가질 수 있다면이 물리적 방향을 나타내는 데 사용할 수 있습니다.
물리학 자들은 시간이 방향이없는 이유에 대한 다른 주장이 있습니다.
종종 법에 시간 반전 대칭이 있다고들을 것입니다. 그러나 시간 반전 대칭을 설명하는 정상적인 방법은 시간 방향이 있다고 전제합니다. 누군가는 다음과 같이 말할 것입니다.“뉴턴 물리학에 따르면, 유리가 테이블에서 떨어지고 바닥에 부딪 칠 수 있다면 바닥의 파편이 바닥의 공동 노력으로 유리로 재결합하고 테이블 위로 뛰어 올라갈 수 있습니다.” 그것은 사실입니다. 그러나이 두 가지 설명은 시간 방향이 있다고 전제로하는 설명입니다. 즉, 그들은 유리가 떨어지는 것과 유리 점프 사이에 차이가 있다고 전하며 유리 산산이 부서지는 것과 유리 재조합 사이에는 차이가 있습니다. 그리고이 둘의 차이점은 항상 미래의 방향이며 과거의 방향이 어느 방향인지입니다.
그래서 나는이 시간 반복성이 있다는 것을 확실히 부정하지 않습니다. 그러나 시간 반영성이 시간 방향이 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 물리학 법칙이 허용하는 모든 사건에 대해 다양한 것들이 되돌아 가면서 속도가 바뀌었던 해당 사건이 있다고 말합니다. 그러나이 두 경우 모두, 당신은 그것들을 제 시간에 진행하는 프로세스를 허용한다고 생각합니다.
.이제는 퍼즐을 높입니다. 왜 우리는 종종 다른 종류의 것이 아니라 한 종류의 것을 보는가? 그리고 그것은 열역학 및 엔트로피 등에 대한 퍼즐입니다.
시간이 방향이 있다면, 시간의 열역학적 화살표가 여전히 문제입니까?
화살표에는 문제가 없습니다. 문제는 왜 entropy가 적은 상태에서 시작된 이유를 이해하는 것입니다. 일단 원수가 낮은 상태에서 시작되면, 정상적인 열역학적 인수는 가능한 초기 상태의 대부분이 증가하는 엔트로피를 생성 할 것으로 예상합니다. 문제는 왜 상황이 너무 낮은 엔트로피가 시작 되었습니까?
한 가지 선택은 우주가 제 시간에만 유한하고 초기 상태를 가졌다는 것입니다.“초기 상태가 왜 낮은지 설명해 주시겠습니까?” “초기 상태를 전혀 설명 할 수 있습니까?”라는 질문의 하위 부분은 무엇입니까? 아무것도 나오지 않았으므로 처음에 설명하는 것이 무엇을 의미합니까?
또 다른 가능성은 빅뱅 전에 무언가가 있다는 것입니다. 빅뱅이 선구자의 프로토 우주 나 혼돈 적으로 시공간 에서이 우주의 버블 링 오프라고 생각한다면, 그 버블 링의 물리학이있을 것이며, 버블 링 오프의 물리가 거품이 특정 캐릭터가 될 것이라는 것을 암시 할 수 있기를 바랍니다.
.초기 저급성 상태를 설명해야한다는 점을 감안할 때 왜 내부 시간의 지시가 필요한가? 시간이 방향이 없다면, 낮은 entropy 상태의 사양이 효과적인 방향을 제시하기에 충분하지 않습니까?
시간이 방향이 없다면, 또 다른 공간 차원으로 시간을 보내는 것이 나에게 보이고, 우리 모두가있는 모든 것이 공간적 차원이라면 우주에서 아무 일도 일어나지 않는 것 같습니다. 나는 4 차원 공간 대상을 상상할 수 있지만 그 안에는 아무것도 일어나지 않습니다. 이것은 사람들이 종종 고정되거나 견고하거나 변하지 않는 것으로“블록 우주”에 대해 종종 이야기하는 방식입니다. 왜냐하면 그들은 4 차원 공간 대상처럼 생각하기 때문입니다. 당신이 그것을 가지고 있다면, 나는 초기 조건을 어떻게 입력했는지 또는 경계 조건에 어떻게 적용되는지 알 수 없습니다. 더 이상 "초기"라고 말할 수 없습니다 - 시간을 만들 수 있습니다. 경계 조건이 어떻게 치수의 기본 특성을 공간에서 시간으로 바꿀 수 있습니까?
한 경계에서 엔트로피가 낮다고 가정합니다. 그로부터 나는 모든 것을 설명합니다. “하지만 왜 그 경계? 아마도 사물이 평형 상태에있는 다른 경계에서 가지 않겠습니까?” 이 경계의 독특한 특성은 엔트로피가 낮지 않습니다. 엔트로피가 높습니다. 그러나 마이크로 스테이트는 엔트로피가 오랜 기간을 감소시키는 매우 특별한 것 중 하나입니다. 이제는 낮은 엔트로피 초기 상태에서 개발 되었기 때문에 특수한 마이크로 스테이트가있는 것 같습니다. 그러나 지금은 "초기"및 "최종"을 사용하고 있으며 설명 작업을 수행하기 위해 특정 인과 적 개념과 생산적인 개념에 호소하고 있습니다. 초기를 최종 상태와 구별하고 이러한 인과 관계를 인과하는 위치를 인수 할 시간 방향이 없다면 설명이 어떻게 진행되는지 잘 모르겠습니다.
그러나이 모든 것이 그렇게 보인다 - 내가 무엇을 말할 수 있습니까? 물리적 세계에서 너무 멀리 떨어져있는 것 같습니다. 우리는 여기 앉아 있고 시간이 계속되고 있으며 시간이 일어나고 있다고 말하는 것이 무엇을 의미하는지 알고 있습니다. 시간이 실제로 지나지 않으며 엔트로피가 증가함에 따라 덕분에 덕분에 말하는 것이 무엇을 의미하는지 모르겠습니다.
당신은 블록 우주의 팬처럼 들리지 않습니다.
블록 우주에 대한 확실한 이해를 믿는 의미가 있습니다. 나는 과거가 현재와 똑같이 현실적이라고 믿습니다. 그것은 미래와 마찬가지로 현실적입니다. 과거에 일어난 일은 마찬가지로 현실적이었습니다. 과거의 고통은 고통이었고, 미래에는 현실이 될 것이며 과거가 있었고 미래가있을 것입니다. 그게 전부라면 블록 우주를 믿는다는 의미입니다.
사람들은 종종“나는 상대성 때문에 블록 우주를 믿어야한다”고 말합니다. 블록 우주는 다시 일종의 단단한 구조입니다. 콘크리트 물리적 현실의 전체는 그 4 차원 구조와 그 어느 곳에서나 일어나는 일을 명시하고 있습니다. Newtonian Mechanics 에서이 대상은 절대적인 동시성의 평면에 의해 잎을 뿌립니다. 그리고 상대성에서 당신은 그것을 가지고 있지 않습니다. 대신이 라이트 콘 구조가 있습니다. 따라서 기하학적 특성이 다릅니다. 하지만 다른 기하학적 캐릭터가 시간을 제거하거나 시간을 제거하는 방법을 알지 못합니다.
블록 우주가 정적이라는 생각은 나를 미치게 만듭니다. 무언가가 정적이라고 말하는 것은 무엇입니까? 시간이 지남에 따라 변하지 않는다고 말합니다. 그러나 블록 우주가 제 시간에 있지는 않습니다. 시간은 it 입니다 . 당신이 그것이 정적이라고 말할 때, 그것은 어떻게 든 변화가없고 실제로 변화가 없으며 변화는 환상입니다. 그것은 당신의 마음을 날려 버립니다. 물리학은 세상에 대해 정말 이상한 것들을 발견했지만 변화가 환상이라는 것을 발견하지 못했습니다.
시간이 지남에 따라 무엇을 의미합니까? "시간은 방향이 있습니다"와 동의어입니까, 아니면 더욱이 무엇입니까?
또한 뭔가가 있습니다. 시간이 지나서 이벤트를 앞뒤로 선형으로 주문할 수있는 수단. 세계의 인과 구조는 시간적 구조에 달려 있습니다. 우주의 현재 상태는 연속적인 상태를 생성합니다. 이후의 상태를 이해하려면, 당신은 초기 상태를보고 다른 방법이 아닙니다. 물론, 후기 국가는 이전 주에 대한 모든 종류의 정보를 제공 할 수 있으며, 후기 국가와 물리 법칙에서 이전 주를 추론 할 수 있습니다. 그러나 당신은 보통 후기 국가들이 초기 국가를 설명한다고 말하지 않을 것입니다. 원인의 방향은 또한 설명의 방향입니다.
여기에 세대 나 프로덕션이 진행되고 있다는 것이 정확한 것입니다. 그 자리에 앉아있는 기계가 있고, 다음 순간에 다음 순간을 일으켜 다음을 일으키는가?
.글쎄, 그것은 확실히 내가 가진 사진의 깊은 부분입니다. 기계는 정확히 자연의 법칙입니다. 그것은 자연의 법칙, 즉 시간적 진화의 법칙이어야한다는 제약을줍니다. 그들은 시간이 지남에 따라 새로운 주들이 어떻게 오래된 사람들을 성공시킬 것인지 알려주는 법이어야합니다. 주장은 순전히 공간적이며 공간 규칙을 찾는 곳에는 시간적으로 설명하는 기본 법이 없을 것입니다.
이것은 법이 무엇인지에 대한 다른 견해로 이어 집니까?
그것은 나를 다수의 견해와 다른 관점으로 이끌어줍니다. 나는 법이 일종의 원시 형이상학 적 지위를 가진 것으로 생각하며, 법은 다른 어떤 것에 대해서도 파생되지 않는다고 생각합니다. 오히려 다른 방법으로는 다른 방법입니다. 다른 것들은 운영되는 법률에서 파생 된 다른 것들이 발발하고 설명합니다. 그리고 그곳에서“작동”이라는 단어는이 시간적 특성을 가지고 있습니다.
왜 당신은 소수의 견해입니까? 그것이 나에게 보이기 때문에, 당신이 길거리에서 대부분의 사람들에게 물리 법칙이하는 것을 묻는다면, 그들은“기계의 일부입니다.”
.나는 종종 내 철학적 견해가 물리학 수업이나 우주 학급을 들었고 당신이 말한 것을 진지하게 받아 들였을 때 당신이 가질 수있는 일종의 순진한 견해라고 말합니다. Newtonian Mechanics에 관한 물리학 수업에서 그들은 몇 가지 법률을 적어 놓을 것이며“Newtonian Mechanics의 법칙은 다음과 같습니다.”라고 말할 것입니다. 그것은 당신이 시작하는 기반암입니다.
나는 정말 기괴한 견해를 가지고 있다고 생각하지 않습니다. 나는“시간이 지나지 않아”또는“시간의 흐름은 환상입니다”는 꽤 기괴한 견해가됩니다. 말할 것도없이 거짓이어야하지만 당신이 생각한 것으로 당신을 때려야하는 하나입니다.
시간이 기본적인지 출현 여부에 대해이 모든 것이 무엇을 말해야합니까?
나는 더 깊은 의미에서 시간의 출현이 무엇인지 이해할 수 없었습니다. 법은 일반적으로 시간이 지남에 따라 차별화 된 방정식입니다. 그들은 상황이 어떻게 발전하는지 이야기합니다. 시간이 없다면 상황이 진화 할 수 없습니다. 우리는 어떻게 이해합니까 - 그리고 출현은 일시적인 출현입니까? 우주의 특정 단계에는 시간이 없었습니다. 그리고 다른 단계에서는 시간이 시간이 지남에 따라 시간이 시간이 지나지 않은 것처럼 보이며 일관성이없는 것처럼 보입니다.
분석 제공을 중단합니까? Wittgenstein이 말했듯이 스페이드는 어디로 바뀌 었습니까? 그리고 나에게 다시, 시간이나 시간의 개념은 내가 다른 어떤 측면에서 설명 할 수없는 우주의 근본적인 특징을 쳤다고 생각하기에 아주 좋은 곳처럼 보인다.
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