مطالعه جدیدی که توسط فیزیکدانان علوم نظری مرکز فارغ التحصیلان CUNY انجام شده است، به شناخت بهتر چگونگی ایجاد دینامیک در مقیاس بزرگ توسط ذرات و سلول ها که ما به عنوان گذر زمان تجربه می کنیم، کمک می کند. برای آگاهی از یافته های جدید فیزیکدانان با های فن تک همراه باشید.
یکی از ویژگی های اصلی چگونگی تجربه ما از جهان، جریان زمان از گذشته به آینده است. اما این یک راز است که دقیقاً چگونه این پدیده که به عنوان پیکان زمان شناخته می شود، از تعاملات میکروسکوپی بین ذرات و سلول ها بوجود می آید. محققان مرکز فارغ التحصیلان CUNY برای علوم نظری (ITS) با انتشار مقاله جدیدی که به تازگی در مجله Physical Review Letters به چاپ رسید موفق شدند به حل این معما کمک می کنند. این یافته ها می تواند پیامدهای مهمی در طیف وسیعی از علوم نظیر فیزیک، علوم اعصاب و زیست شناسی داشته باشد.
اساساً، پیکان زمان از قانون دوم ترمودینامیک بیرون می‌آید. این اصل است که ترتیبات میکروسکوپی سیستم های فیزیکی تمایل به افزایش تصادفی دارند و از نظمی به بی نظمی می روند. هر چه یک سیستم بی‌نظم‌تر می‌شود، یافتن راه بازگشت به حالت منظم برای آن دشوارتر می‌شود و تیر زمان قوی‌تر می‌شود. به طور خلاصه، گرایش جهان به بی نظمی دلیل اساسی است که چرا ما زمان را در یک جهت تجربه می کنیم.
کریستوفر لین، یکی از همکاران فوق دکترای برنامه ITS و اولین نویسنده مقاله، گفت:«یافته‌های ما اولین گام را به سوی درک چگونگی بیرون آمدن پیکان زمانی که در زندگی روزمره تجربه می‌کنیم، برداشته است و جزئیات پیچیده تری را به ما نشان می دهد. دو سوالی که برای ما به وجود آمد این بود که اگر به یک سیستم خاص نگاه کنیم، آیا می‌توانیم قدرت پیکان زمان آن را کم کرده و یا آیا می‌توانیم نحوه بیرون آمدن آن از مقیاس خرد، جایی که سلول‌ها و نورون ها با کل سیستم تعامل دارند، را مشخص کنیم؟
فیزیکدانان برای پاسخ به این سؤالات ابتدا، چگونگی تجزیه پیکان زمان را از طریق مشاهده بخش های خاصی از یک سیستم و برهمکنش های بین آنها بررسی کردند. به عنوان مثال، این بخش ها می توانند نورون هایی باشند که در شبکیه چشم عمل می کنند. با نگاه کردن به یک لحظه، آنها نشان دادند که پیکان زمان را می توان به قطعات مختلفی تقسیم کرد: قطعاتی که توسط قطعات دیگر به صورت جداگانه کار می کنند و به شکل دوتایی، سه تایی یا در پیکربندی های پیچیده تر تولید می شوند.
دانشمندان با استفاده از این روش تجزیه پیکان زمان، آزمایش‌های موجود روی پاسخ نورون‌های شبکیه سمندر (گیرنده های نوری نورون های تخصصی موجود در شبکیه) به فیلم‌های مختلف را تجزیه و تحلیل کردند. در یک فیلم، یک شی به طور تصادفی روی صفحه حرکت می کرد، در حالی که تصویر دیگر پیچیدگی کامل صحنه های موجود در طبیعت را به تصویر می کشید. در هر دو فیلم، تیم تحقیقاتی متوجه شد که پیکان زمان از تعاملات ساده بین جفت‌های نورون گروه‌های بزرگ و پیچیده پدید آمده است. آن ها با کمال تعجب، مشاهده کردند که شبکیه چشم در هنگام تماشای حرکت تصادفی، پیکان قوی‌تری نسبت به زمانی که به یک تصویر طبیعت نگاه می کند، از خود نشان می‌دهد. لین گفت که این یافته اخیر سؤالاتی را در مورد این که چگونه درک درونی ما از پیکان زمان با دنیای بیرونی همسو می شود، ایجاد می کند. این نتایج ممکن است برای دانشمندان به کافی باشد.