tijdsymmetrie

Tijdsymmetrie, in de natuurkunde vaak tijdomkering genoemd, verwijst naar de invariantie van de fundamentele wetten onder het omkeren van de tijd, t naar -t. Als de dynamische vergelijking een traject volgt, blijft het omgekeerde traject een geldige oplossing wanneer alle relevante wisselwerkingen tijdomkeerbaar zijn en er geen dissipatieve processen meespelen.

In klassieke mechanica is tijdsymmetrie aanwezig als er geen wrijving of andere irreversibele krachten optreden. Zonder dissipatie volgen de wetten van Newton dezelfde regels wanneer men de beweging vooruit of achteruit laat afspelen; echter afwijkingen zoals wrijving breken deze symmetrie en leiden tot een thermodynamische tijdas.

In de quantummechanica is tijdomkering gecodificeerd in een anti-unitaire tijdomkeringsoperator T. Dit heeft invloed op eigenschappen zoals spin en magnetische momenten: bij tijdomkering veranderen bepaalde quantumgetallen signaal in hun omgekeerde. In de deeltjesfysica is waargenomen T-schending mogelijk in sommige processen (bijvoorbeeld via CP-schending), maar volgens de CPT-theorema blijven CPT-symmetrieën onveranderd in lokale Lorentzinvariante veldtheorieën.

Thermodynamische tijdoriëntatie (het arrow of time) ontstaat vooral door de entropietoename in macroscopische systemen. De onderliggende microscopische wetten kunnen tijdsondersteund zijn, maar de barycentrische geconstrueerde randvoorwaarden en de tweede wet van de thermodynamica zorgen voor een kenmerkende richting van de tijd.

Overkoepelend cursoren: tijdsymmetrie is een fundamenteel concept in de fysica dat zowel fundamentele wetten als emergente verschijnselen zoals irreversibiliteit en de thermodynamische richting van de tijd beïnvloedt. In de moderne theorieën wordt rekening gehouden met combinatie-symmetrien zoals CPT, die een robuuste hoeksteen vormen voor de invariantie van natuurwetten onder discrete transformaties.