Ученые раскрывают тайну стрелы времени

Течение времени из прошлого в будущее — важная черта нашего восприятия мира. Но как именно это явление, известное как стрела времени, возникает из-за микроскопических взаимодействий между частицами и клетками, остается загадкой, которую исследователи из Центра теоретических наук (CUNY) помогают разгадать, опубликовав новую статью в Журнал сообщения физического обзора. Выводы могут иметь важные последствия в различных дисциплинах, включая физику, нейробиологию и биологию.

В принципе, Стрелка Из время Оно вытекает из второго закона термодинамики: принципа, согласно которому микроскопические устройства физических систем имеют тенденцию увеличиваться в степени случайности, переходя от порядка к беспорядку. И чем более беспорядочной была система, тем труднее было вернуться к упорядоченному состоянию и тем сильнее становилась стрела времени. Короче говоря, тенденция вселенной к хаосу является основной причиной, по которой мы ощущаем течение времени в одном направлении.

«Два вопроса, которые задала наша команда, заключались в следующем: если мы посмотрим на конкретную систему, сможем ли мы определить силу ее стрелы во времени и сможем ли мы определить, как она выглядит, исходя из точного масштаба, где клетки и нервные клетки взаимодействовать со всей системой? сказал Кристофер Лейн, первый автор статьи и научный сотрудник программы ITS. Наши результаты представляют собой первый шаг к пониманию того, как время, которое мы переживаем, Повседневная жизнь этих тонких деталей.

Чтобы начать отвечать на эти вопросы, исследователи изучили, как стрела времени может деградировать, наблюдая за определенными частями системы и взаимодействием между ними. Части, например, могут быть нейронами, которые проходят внутри сетчатки. Взглянув на один момент, они показали, что стрелу времени можно разделить на разные части: те, которые производятся частями, действующими индивидуально, парами, тройками или в более сложных конфигурациях.

Вооружившись этим методом анализа стрелы времени, исследователи проанализировали текущие эксперименты по реакции нейронов сетчатки саламандры на различные фильмы. В одном фильме один объект беспорядочно перемещался по экрану, в то время как другой фильм изображал всю сложность сцен, встречающихся в природе. В обоих фильмах исследователи обнаружили, что стрела времени возникает из-за простых взаимодействий между парами нейронов, а не из больших сложных кластеров. Удивительно, но команда также заметила, что сетчатка показала более сильную стрелу времени при просмотре случайного движения по сравнению с пейзажем. Лин сказал, что это последнее открытие поднимает вопросы о том, как наше внутреннее восприятие стрелы времени соответствует внешнему миру.

«Эти результаты могут представлять особый интерес для исследователей в области неврологии», — сказал Лин. «Это могло бы, например, привести к ответам на вопрос, работает ли стрела времени по-другому в типичном невротическом мозгу».

сказал Дэвид Шваб, профессор физики и биологии в Центре выпускников и главный исследователь исследования.