A fizikusok megfejtik az idő nyila titkát

A tudósok megfejtik az idő nyila titkát, ami fontos következményekkel jár a fizika, az idegtudomány és a biológia számára.

Elméleti fizikusok új tanulmánya előrelépést tett annak meghatározásában, hogy a részecskék és a sejtek miként idéznek elő nagy léptékű dinamikát, amelyet az idő múlásaként tapasztalunk.

A világ megtapasztalásának központi jellemzője az idő áramlása a múltból a jövőbe. De rejtély, hogy ez az idő nyilaként ismert jelenség pontosan hogyan keletkezik a részecskék és a sejtek közötti mikroszkopikus kölcsönhatásokból. A CUNY Graduate Center Initiative for the Theoreetical Sciences (ITS) kutatói egy új cikk megjelentetésével segítenek megfejteni ezt a rejtélyt. Fizikai értékelő levelek. Az eredmények számos tudományágban jelentős hatással lehetnek, beleértve a fizikát, az idegtudományt és a biológiát.

Az idő nyila alapvetően a termodinamika második főtételéből ered. Ez az az elv, hogy a fizikai rendszerek mikroszkopikus elrendezései a véletlenszerűségben hajlamosak növekedni, sorrendről rendezetlenségre. Minél rendezetlenebbé válik egy rendszer, annál nehezebben talál vissza egy rendezett állapotba, és annál erősebb az idő nyila. Röviden, az univerzum rendezetlenségre való hajlama az alapvető oka annak, hogy az idő egy irányban áramlik.

„Csapatunk két kérdése a következő volt: ha egy adott rendszert nézünk, meg tudjuk-e számszerűsíteni az idő nyila erejét, és képesek leszünk-e rájönni, hogyan működik? kijön a mikroskálából, ahol a sejtek és a neuronok kölcsönhatásba lépnek az egész rendszerrel? mondta Christopher Lynn, az ITS program posztdoktori ösztöndíjasa és a lap vezető szerzője. “Eredményeink jelentik az első lépést annak megértéséhez, hogy a mindennapi életben tapasztalt időnyíl hogyan alakul ki ezekből a mikroszkopikusabb részletekből.”

E kérdések megválaszolásához a fizikusok azt vizsgálták, hogyan bontható le az idő nyila a rendszer meghatározott részei és a köztük lévő kölcsönhatások megfigyelésével. Például a részek lehetnek a retinában működő neuronok. Egyetlen mozzanatot szemlélve megmutatták, hogy az idő nyila különböző darabokra bontható: egyenként, párban, hármasban vagy bonyolultabb konfigurációkban működő alkatrészek által előállított darabokra.

Az idő nyila lebontásának ezzel a módszerével felvértezve a tudósok elemezték a szalamandra retinájában lévő neuronok különböző filmekre adott válaszát vizsgáló, meglévő kísérleteket. Az egyik filmben egyetlen tárgy véletlenszerűen mozgott a képernyőn, míg egy másik a természet jeleneteinek teljes összetettségét ábrázolta. Mindkét filmben a csapat azt találta, hogy az idő nyila a neuronpárok – nem nagy, bonyolult csoportok – közötti egyszerű kölcsönhatásokból ered. Meglepő módon a kutatók azt is látták, hogy a retina erősebb időnyilat mutatott, amikor véletlenszerű mozgásokat néztek, mint egy természetes jelenet. Lynn szerint ez a legújabb felfedezés kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy az idő nyíláról alkotott belső érzékelésünk hogyan illeszkedik a külső világhoz.

“Ezek az eredmények különösen érdekesek lehetnek az idegtudományi kutatók számára” – mondta Lynn. “Például válaszokat adhatnak arra vonatkozóan, hogy az idő nyila másként működik-e a neuroatípusos agyban.”

“Chris dekompozíciója a lokális irreverzibilitásról – más néven az idő nyila – egy elegáns, általános célú keretrendszer, amely új perspektívát kínálhat számos nagydimenziós, nem egyensúlyi rendszer feltárásához” – mondta David Schwab, a rendszer vezető kutatója. tanulmány, valamint a fizika és biológia professzora a Graduate Centerben.

Hivatkozás: Christopher W. Lynn, Caroline M. Holmes, William Bialek és David J. Schwab „Az idő helyi nyílának felbontása interacting rendszerekben”, Elfogadva, Fizikai értékelő levelek.

Szerzők sorrendben: Christopher W. Lynn, Ph.D, posztdoktori ösztöndíjas, CUNY Graduate Center; Caroline M. Holmes, PhD-hallgató, Princeton; William Bialek, Ph.D, fizikaprofesszor, CUNY Graduate Center; és David J. Schwab, Ph.D., a fizika és biológia professzora, CUNY Graduate Center

Finanszírozási források: National Science Foundation, National Institutes of Health, James S McDonnell Foundation, Simons Foundation és Alfred P Sloan Foundation.

Leave a Comment

%d bloggers like this: