Кажется, физики разгадали тайну ускорения течения времени. Ожидаются важные последствия для физики, неврологии и биологии.
Новое исследование физиков-теоретиков продвинулось вперед в определении того, как частицы и клетки вызывают крупномасштабную динамику, которая воспринимается как течение времени.
Центральная особенность того, как мы воспринимаем мир, – это течение времени от прошлого к будущему. Но остается загадкой, как именно это явление, известное как стрела времени, возникает из-за микроскопических взаимодействий между частицами и клетками. Исследователи из Инициативного центра теоретических наук выпускников Городского университета Нью-Йорка (ITS) помогают разгадать эту загадку в новой статье в журнале Physical Review Letters. Выводы могут иметь важные последствия для широкого круга дисциплин, включая физику, нейробиологию и биологию.
По сути, стрела времени вытекает из второго закона термодинамики. Это принцип, согласно которому микроскопические устройства физических систем имеют тенденцию к увеличению случайности, переходя от порядка к беспорядку. Чем более беспорядочной становится система, тем труднее ей вернуться в упорядоченное состояние и тем сильнее стрела времени. Короче говоря, склонность Вселенной к беспорядку является фундаментальной причиной того, что мы ощущаем как течение времени в одном направлении.
«У нашей команды были два вопроса: если мы посмотрим на конкретную систему, сможем ли мы количественно определить силу ее стрелы времени и сможем ли мы разобраться, как она возникает на микроуровне, где клетки и нейроны взаимодействуют со всей системой», сказал первый автор статьи, научный сотрудник программы ITS Кристофер Линн. «Наши результаты обеспечивают первый шаг к пониманию того, как стрела времени, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, возникает из этих более микроскопических деталей».
Чтобы начать отвечать на эти вопросы, физики исследовали, как можно разложить стрелу времени, наблюдая за определенными частями системы и взаимодействием между ними. Например, частями могут быть нейроны, функционирующие в сетчатке. Взглянув на один момент, они показали, что стрелу времени можно разбить на разные части: части, работающие индивидуально, парами, тройками или в более сложных конфигурациях.
Вооружившись этим методом разложения стрелы времени, ученые проанализировали существующие эксперименты по реакции нейронов сетчатки глаза саламандры на различные фильмы. В одном фильме один объект случайным образом перемещался по экрану, а другой изображал всю сложность сцен, встречающихся в природе. В обоих фильмах команда обнаружила, что стрела времени возникла из-за простых взаимодействий между парами нейронов, а не из больших сложных групп. Удивительно, но исследователи также заметили, что сетчатка показала более сильную стрелу времени при наблюдении за случайным движением, чем за естественной сценой. Последнее открытие поднимает вопросы о том, как наше внутреннее восприятие стрелы времени выравнивается с внешним миром, отметил Кристофер Линн.
«Эти результаты могут представлять особый интерес для исследователей в области неврологии», сказал Линн. «Они могли бы, например, привести к ответам на вопрос, работает ли стрела времени по-другому в нейроатипичном мозгу».
«Разложение Крисом локальной необратимости, известной как стрела времени, представляет собой элегантную общую схему, которая может обеспечить новую перспективу для изучения многих многомерных неравновесных систем», сказал главный исследователь, профессор физики и биологии в аспирантуре Дэвид Шваб.
Похоже, вывод прост. Хотите продлить свою жизнь? – Устраните из нее бардак!
