Descoperire științifică importantă: oamenii de știință au descompus direcția timpului până la nivelul celular. Ce înseamnă, mai exact

Un nou studiu analizează interacțiunile dintre neuronii microscopici din salamandre, pentru a înțelege modul în care „săgeata timpului” este generată biologic.

Trecerea timpului este o fațetă universală a vieții. Dar ce este timpul și de ce îl trăim ca pe ceva care are direcție, cu trecut și viitor? Într-un nou studiu, oamenii de știință au defalcat această „săgeată a timpului” la un nivel fizic microscopic.

A doua lege a termodinamicii spune că totul tinde să treacă de la ordine la dezordine, un proces cunoscut sub numele de entropie care definește săgeata timpului. O săgeată a timpului mai puternică înseamnă că ar fi mai greu pentru un sistem să se întoarcă la o stare mai ordonată.

„Tot ceea ce percepem ca diferență între trecut și viitor provine în mod fundamental din acel principiu unic despre univers”, a spus Christopher Lynn, autorul principal al studiului.

Lynn a spus că motivația sa pentru studiu a fost „de a înțelege modul în care săgețile timpului pe care le vedem în viață” se potrivesc în această idee mai largă a entropiei la scara întregului univers.

Cum prepari cele mai gustoase gogoși cu iaurt. Desertul ce îți aduce aminte de copilărie

Cum a devenit Gigi Becali milionar, întâmplător, în anii 90′: „Eu am cumpărat pentru animale, cine avea să știe?”

Folosind cercetările efectuate anterior asupra salamandrelor, Lynne și colegii săi de la Universitatea City din New York și Princeton au examinat modul în care săgeata timpului este reprezentată în interacțiunile dintre neuronii amfibienilor, ca răspuns la vizionarea unui film. Cercetarea lor urmează să fie publicată în curând în revista Physical Review Letters.

Pe de o parte, este oarecum evident că o săgeată a timpului ar fi produsă biologic. „Pentru a fi în viață, trebuie să ai o săgeată a timpului, pentru că te dezvolți de la copil la adult și te miști constant”, a spus Lynne.

Într-adevăr, entropia aici este ireversibilă – nu te poți întoarce. Totuși, ceea ce echipa a găsit nu a fost intuitiv.

Ce este „săgeata timpului”

Lynne și colegii sai au analizat un studiu din 2015, în care cercetătorii au pus salamandrele să vizioneze două filme diferite. Unul înfățișa o scenă cu pești înotând, similar cu ceea ce ar putea experimenta o salamandră în viața de zi cu zi. Ca și în lumea reală, videoclipul avea o săgeată clară a timpului – adică, dacă l-ai viziona invers, ar arăta diferit decât dacă l-ai reda înainte. Celălalt videoclip conținea doar un ecran gri cu o bară neagră, orizontală în mijlocul ecranului, care se mișca rapid în sus și în jos într-un mod aleatoriu, agitat. Acest videoclip nu a avut o săgeată evidentă a timpului.

„Interacțiunile mai complicate produc puternic săgeata timpului sau este vorba despre dinamica mai simplă?”, s-au întrebat cercetătorii.

O întrebare majoră pentru cercetători a fost dacă ar putea identifica semne de „ireversibilitate locală” în interacțiunile dintre grupuri mici de neuroni retinieni, ca răspuns la acest stimul. Interacțiunile cu ireversibilitate – ar arăta diferit dacă ar fi invers, având o „săgeată a timpului” – ar fi prezente în interacțiuni mai simple sau mai complexe între neuroni?

„Poți să te uiți la un sistem și te poți întreba: interacțiunile mai complicate produc puternic săgeata timpului sau este dinamica mai simplă?”, spune Lynn.

Cercetătorii au descoperit că interacțiunile dintre perechile simple de neuroni au determinat, în primul rând, săgeata timpului, indiferent de filmul vizionat de salamandre. De fapt, autorii au găsit o săgeată a timpului mai puternică pentru neuroni atunci când salamandrele au vizionat videoclipul cu ecranul gri și bara neagră. Cu alte cuvinte, videoclipul fără o săgeată a timpului în conținutul său a provocat o săgeată mai mare a timpului în neuroni.

„Ne-am gândit în mod naiv că, dacă stimulul are o săgeată a timpului mai puternică, aceasta ar apărea pe retină”, a spus Lynn.

„Dar a fost invers. Deci, de aceea a fost surprinzător pentru noi”.

Deși cercetătorii nu pot spune cu siguranță de ce se întâmplă acest lucru, Lynn a spus că s-ar putea să se datoreze faptului că salamandrele sunt mai obișnuite să vadă ceva ca filmul cu pești, iar procesarea filmului mai artificial a luat mai multă energie din partea lor. Într-un sistem mai dezordonat, care ar avea o săgeată mai mare a timpului, se consumă mai multă energie.

„A fi în viață va defini în continuare o săgeată a timpului”, a spus Lynne, “indiferent de stimul”.

Unele cercetări sugerează, a spus Lynn, că la oameni, percepția săgeții timpului din creierul uman ar putea fi legată de cât de greu gândesc oamenii. Lynn a spus că speră că cercetările viitoare vor putea arunca mai multă lumină asupra acestei idei.

„Dacă nu este neapărat săgeata timpului din stimul cea care conduce săgeata timpului în retină, ce o conduce?”, s-a întrebat el.

În cele din urmă, experiența trecerii timpului într-un corp fizic este chiar mai complexă decât pare. Oamenii de știință pot folosi această abordare de a căuta ireversibilitatea locală și în alte contexte, unde se pot găsi mai multe interacțiuni neașteptate care produc timp.

„Nu se aplică doar neuronilor – ai putea aplica acest lucru la stoluri de păsări sau orice în care interacționează mai multe lucruri, cum ar fi populațiile de bacterii”, a spus Lynne.

„Și răspunsurile ar putea fi total diferite: săgeata timpului ar putea veni din locuri total diferite, din tipuri total diferite de interacțiuni”.