Ученые заверяют, что разгадали тайну стрелы времени
Течение времени от прошлого к будущему является одной из главных особенностей нашего восприятия мира, пишет Альтернативная наука.
Но как именно это явление, стрела времени, возникает в результате микроскопических взаимодействий между частицами и клетками? И одновременно остается загадкой, которую исследователи так и не могут разгадать?
Эксперты Центра подготовки выпускников CUNY (ITS) не так давно опубликовали новую работу в журнале Physical Review Letters. Полученные результаты могут иметь важные последствия для целого ряда дисциплин, включая физику, неврологию и биологию.
Согласно тексту, стрела времени вытекает из второго закона термодинамики: принципа, согласно которому микроскопические структуры физических систем имеют тенденцию к увеличению случайности, переходя от порядка к беспорядку.
Чем более неупорядоченной становится система, тем труднее ей найти путь обратно к упорядоченному состоянию, и тем сильнее стрела времени. Тенденция Вселенной к беспорядку является фундаментальной причиной того, почему мы ощущаем: время течет в одном направлении.
"Перед нашей командой стояли два вопроса: если мы рассмотрим конкретную систему, сможем ли мы количественно оценить силу стрелы времени, и сможем ли мы понять, как она возникает от микромасштаба, где взаимодействуют клетки и нейроны, до всей системы?" - поясняет Кристофер Линн, первый автор статьи и постдокторант программы ITS.
"Наши результаты дают первый шаг к пониманию того, как стрела времени, которую мы ощущаем в повседневной жизни, возникает из более микроскопических деталей".
Чтобы начать отвечать на эти вопросы, исследователи занялись методологией, обдумывая, как можно «разложить» объект по отдельным частям системы. Такими частями, например, могут быть нейроны, функционирующие в сетчатке глаза.
Рассматривая один момент времени, ученые показали, что стрела времени распадается на автономные элементы, а также те, которые работают парами, тройками или в более сложными конфигурациями.
Исследователи также проанализировали эксперименты по реакции нейронов в сетчатке глаза саламандры на различные фильмы.
В одном фильме один объект беспорядочно перемещался по экрану, а в другом изображалась вся сложность сцен, характерная для естественных природных условий. Оказалось, стрела времени возникает в результате простых взаимодействий между парами нейронов, а не больших сложных групп.
Удивительно, но команда также заметила, что при просмотре случайного движения сетчатка глаза показывает более сильную реакцию, чем при восприятии естественных сцен.
По словам Линна, это открытие поднимает вопрос о том, как наше внутреннее понимание стрелы времени согласуется с внешним миром.
"Полученные результаты могут представлять особый интерес для исследователей в области неврологии", - говорит Линн.
"Они могут, например, привести к ответам на вопрос о том, функционирует ли стрела времени в мозге, который является нейроатипичным".
"Разложение локальной необратимости является элегантной, общей схемой, которая обеспечивает новую перспективу для изучения многих высокоразмерных неравновесных систем", - говорит Дэвид Шваб, профессор физики, участвующий в исследовании.