Перебіг часу від минулого до майбутнього є однією з головних особливостей нашого сприйняття світу. Але як саме це явище, стріла часу, виникає внаслідок мікроскопічних взаємодій між частинками та клітинами? І водночас залишається загадкою, яку дослідники так і не можуть розгадати?
Експерти Центру підготовки випускників CUNY (ITS) не так давно опублікували нову роботу в журналі Physical Review Letters. Отримані результати можуть мати важливі наслідки для цілої низки дисциплін, включно з фізикою, неврологією та біологією.
Згідно з текстом, стріла часу випливає з другого закону термодинаміки: принципу, згідно з яким мікроскопічні структури фізичних систем мають тенденцію до збільшення випадковості, переходячи від порядку до безладу.
Що більш невпорядкованою стає система, то важче їй знайти шлях назад до впорядкованого стану, і тим сильнішою є стріла часу. Тенденція Всесвіту до безладу є фундаментальною причиною того, чому ми відчуваємо: час тече в одному напрямку.
"Перед нашою командою стояли два питання: якщо ми розглянемо конкретну систему, чи зможемо ми кількісно оцінити силу стріли часу, і чи зможемо ми зрозуміти, як вона виникає від мікромасштабу, де взаємодіють клітини і нейрони, до всієї системи?" - пояснює Крістофер Лінн, перший автор статті та постдокторант програми ITS.
"Наші результати дають перший крок до розуміння того, як стріла часу, яку ми відчуваємо в повсякденному житті, виникає з більш мікроскопічних деталей".
Щоб почати відповідати на ці запитання, дослідники зайнялися методологією, обмірковуючи, як можна "розкласти" об'єкт за окремими частинами системи. Такими частинами, наприклад, можуть бути нейрони, що функціонують у сітківці ока.
Розглядаючи один момент часу, вчені показали, що стріла часу розпадається на автономні елементи, а також на ті, що працюють парами, трійками або в більш складних конфігураціях.
Дослідники також проаналізували експерименти щодо реакції нейронів у сітківці ока саламандри на різні фільми.
В одному фільмі один об'єкт безладно переміщався по екрану, а в іншому зображувалася вся складність сцен, характерна для природних природних умов. Виявилося, стріла часу виникає внаслідок простих взаємодій між парами нейронів, а не великих складних груп.
Дивно, але команда також помітила, що під час перегляду випадкового руху сітківка ока показує сильнішу реакцію, ніж під час сприйняття природних сцен.
За словами Лінна, це відкриття порушує питання про те, як наше внутрішнє розуміння стріли часу узгоджується із зовнішнім світом.
"Отримані результати можуть становити особливий інтерес для дослідників у галузі неврології", - каже Лінн.
"Вони можуть, наприклад, привести до відповідей на питання про те, чи функціонує стріла часу в мозку, який є нейроатиповим".
"Розкладання локальної необоротності є елегантною, загальною схемою, яка забезпечує нову перспективу для вивчення багатьох високорозмірних нерівноважних систем", - каже Девід Шваб, професор фізики, який бере участь у дослідженні.
