Si el tiempo es solo la cuarta dimensión, ¿por qué es tan inherentemente diferente de las otras tres dimensiones?

El tiempo como dimensión espacial es un concepto útil, ya que nos permite comprender conceptos matemáticos como el espacio-tiempo de Minkowski o explicar mejor el GR utilizando la curvatura del espacio-tiempo. Sin embargo, la dimensión del tiempo se ve muy diferente al menos desde mi punto de vista. Podemos mirar una poción de espacio-tiempo para ver qué sucede. Por ejemplo, podemos tener una caja 3d y una partícula puntual que se mueve dentro de la caja sin que actúen fuerzas sobre ella. Cuando nos movemos a lo largo del eje t, la partícula describe una trayectoria en el espacio 3d que es una línea. En el eje t, se preserva la integridad de la partícula y también se conserva su energía y momento en cualquier punto que elijamos en el eje. Si la partícula se mueve a lo largo del eje y, cuando escaneamos el eje x, encontraremos en algunas coordenadas x múltiples instancias de este. La integridad de las partículas, la energía y el impulso no se conservan. Como puede ver, la atenuación del tiempo funciona de manera bastante diferente. Además, la dimensión del tiempo no parece una dimensión en absoluto. Debido a que podemos recordar el pasado, podemos imaginar el tiempo como una dimensión continua, pero en realidad tal vez solo existe el presente, por lo tanto, el eje t se convierte en un solo punto.

Además, el tiempo parece fluir en una sola dirección, aunque la velocidad puede variar. Cambiar de dirección no tiene mucho sentido. Por ejemplo, tenemos un objeto en una ubicación x0 y tiempo t0, luego t1 y en t2 retrocede en el tiempo hacia t1 y x1 y continúa moviéndose hacia x1 hasta t2. Ahora, si miramos el 2d espacio-tiempo, veremos el mismo objeto en 3 lugares entre x0 y x1 dentro de t1 y t2. Esto es equivalente a pensar que en t1 otras 2 instancias del objeto aparecieron en t1, x1 y una copia desapareció repentinamente en t2 junto con el objeto original. Ahora, estas dos opciones son equivalentes, pero quizás no significa que la primera sea imposible.

A2A: Su presunción de que “el tiempo es solo la cuarta dimensión” no es correcta. El tiempo a veces se trata como una dimensión adicional, pero nunca en un sentido espacial. Siempre es distinto. Es posible tratar objetos existentes en un espacio para el cual hay 4 dimensiones espaciales; Pero eso es algo completamente diferente. Las extrañas teorías de cuerdas de la física de partículas requieren 10 o más dimensiones espaciales.

¿Qué tal si lo miramos de una manera diferente?

Un objeto de dimensión cero es un punto.

Un objeto unidimensional es una línea, que se compone de una cantidad infinita de puntos.

Un objeto bidimensional, como una hoja, está compuesto por una cantidad infinita de líneas.

Un objeto tridimensional, como un cubo, está compuesto por una cantidad infinita de hojas.

Un objeto de cuatro dimensiones, como el espacio-tiempo, está compuesto por una cantidad infinita de universos tridimensionales.

¿Qué pasa si el tiempo es simplemente la forma en que el cerebro experimenta la cuarta dimensión, que es simplemente una cantidad infinita de cubos?

La única diferencia es, para la 4ta dimensión, que no podemos controlar nuestro movimiento a través de ella (hasta cierto punto).

La pregunta se enmarca al suponer que el tiempo es “solo” una cuarta dimensión. Entonces no se puede dar una respuesta satisfactoria de por qué es inherentemente diferente. Esto debería ser una pista de que la premisa es errónea.

Aquí ataco lógicamente la premisa (en base al signo negativo que se observan varias otras respuestas): la respuesta de Robert Shuler a ¿Cómo puede deducir que el tiempo es solo otra dimensión del “espacio-tiempo” usando la relatividad?

No lo es Es solo la forma en que lo percibimos. Trabajamos en 3 dimensiones. En otras palabras, nuestra vida es una serie de imágenes en 3D. El tiempo es nuestra forma de expresar cuántas de esas imágenes han pasado.

Por ejemplo, un objeto 1D, una línea, está formado por una serie de puntos. Un objeto 2D está hecho de una serie de objetos 1D. Piense en un cuadrado o s círculo que pasa por una línea.

Lo más fácil de visualizar para mí es un objeto 3D que es una serie de imágenes 2D. Si tomas una esfera y la pasas a través de un plano, la sección transversal será un círculo cada vez más pequeño. Si solo percibe un mundo 2D, la tercera dimensión aparecerá como los objetos que cambian su tamaño / forma a medida que pasa a través de su plano. Del mismo modo, nos estamos moviendo a través de 4 dimensiones, pero solo vemos 3, por lo que nuestra vida es una serie de secciones transversales en 3D de un objeto 4D.

Descargo de responsabilidad: no he estudiado esto formalmente, esta es solo mi mejor comprensión de cómo funciona según lo que he leído y escuchado.

Como se mencionó en esta otra respuesta,

La respuesta de Paul Mainwood a ¿Se puede ver el tiempo como una dimensión imaginaria? ¿La relatividad general desechó esta noción o simplemente no fue elegante?

En relatividad especial esta cantidad es invariante,

[matemáticas] -t ^ 2 + x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 [/ matemáticas]

El signo menos delante del tiempo se puede interpretar filosóficamente en todo tipo de formas, pero una cosa está clara: la dimensión del tiempo es distinta de las otras tres.

No es tan diferente si comienzas a pensar en el tiempo como una distancia (c * t), que es la distancia recorrida a la velocidad de la luz en t cantidad de tiempo. Esto hace que las transformaciones de Lorentz sean simétricas.

Sin embargo, ¿por qué “percibimos” el tiempo de manera diferente a la distancia? No lo sé. Tal vez sea porque no somos rayos de luz.

En pocas palabras, “Tiempo” es un concepto humano, sin dimensiones ni límites, ¡pero todos lo están haciendo!