الريــم
08-24-2022, 12:00 PM
Los cient?ficos han observado por primera vez c?mo se forma la flecha del tiempo que conduce del pasado hacia el futuro: se arma por piezas, como un puzzle, a partir de las interacciones entre neuronas oculares. Y se intensifica con la aleatoriedad para alinearla con nuestra percepci?n de la danza de la realidad.
Sabemos positivamente que los procesos naturales avanzan siempre del pasado al futuro pasando por el presente, pero nunca al revés. A esa caracter?stica de la naturaleza la llamamos “flecha del tiempo”.
La expresi?n flecha del tiempo fue acu?ada en 1927 por el astr?nomo brit?nico Arthur Eddington para describir esa propiedad unidireccional del tiempo, que no tiene su equivalente en el espacio.
Para Eddington, la flecha del tiempo es una propiedad exclusiva de la entrop?a, la magnitud f?sica que mide el grado de organizaci?n de un sistema termodin?mico en equilibrio y*describe su irreversibilidad.
La existencia de la flecha del tiempo se desprende de la segunda ley de la termodin?mica, seg?n la cual la entrop?a o el desorden tienden a aumentar con el tiempo en un sistema cerrado. Cuanto m?s desordenado se vuelve un sistema, m?s dif?cil le resulta encontrar el camino de regreso a un estado ordenado, y m?s fuerte es la flecha del tiempo.
Flecha de la vida
Esa ley explica por qué el calor fluye espont?neamente del calor al fr?o, pero no al revés. Si ponemos sobre la mesa una taza de café recién hecho, se enfriar? y ese proceso es irreversible, a no ser que lo recalentemos: los procesos termodin?micos no son simétricos respecto al tiempo. Ocurren en una sola direcci?n, siendo reversibles solo a mayor costo de energ?a.
Esta flecha del tiempo es fundamental para la vida: los seres vivos son sistemas termodin?micamente abiertos que intercambian materia y energ?a con el mundo exterior para adquirir y mantener estructuras que, a su vez, son susceptibles de evolucionar a lo largo del tiempo.
La Tierra también es un sistema abierto porque recibe energ?a del Sol. Asimismo lo es el sistema solar, porque est? dentro de una galaxia que recibe energ?a de otros sistemas vecinos. La flecha del tiempo, por tanto, *est? presente por el universo: todo lo que ocurre avanza desde el pasado hacia el futuro.
Sin embargo, la flecha del tiempo no es un concepto absoluto, sino relativo: los sistemas cu?nticos pueden avanzar a lo largo de dos flechas de tiempo opuestas, tanto hacia adelante como hacia atr?s en el tiempo. Eso significa que, en la mec?nica cu?ntica, el tiempo puede ir tanto hacia adelante como hacia atr?s.
Pasado y futuro
Lo comprob? en 2015 un experimento realizado por Kater Murch en la Universidad de Washington en St. Louis (Missouri, USA): calculando 'hacia atr?s' las probabilidades de que un sistema cu?ntico esté en un estado concreto de dos posibles, descubri? una probabilidad de acierto del 90%, frente al 50% que se considera normal. Este experimento sugiere que los sistemas cu?nticos contienen informaci?n sobre el futuro, al igual que sobre el pasado.
La paradoja es que si, por un lado, la flecha del tiempo se diluye en el universo de lo infinitamente peque?o, por otro lado es precisamente en ese mundo donde se forma: surge de las interacciones entre las part?culas microsc?picas y las células.
Este origen representa un misterio que investigadores de la Iniciativa para las Ciencias Te?ricas (ITS), del Centro de Graduados de la ciudad de Nueva York (CUNY), est?n ayudando a desentra?ar con la publicaci?n de un nuevo art?culo en la revista Physical Review Letters.
Sus *hallazgos brindan el primer paso hacia la comprensi?n de c?mo la flecha del tiempo que experimentamos en la vida diaria emerge de estos detalles microsc?picos. Esos detalles podr?an tener implicaciones importantes en una variedad de disciplinas, incluidas la f?sica, la neurociencia y la biolog?a, destaca el ITS *en un comunicado.
http://www.uc-4u.com/clip/ab170014-33a7-4d67-94d8-28328b1f9615_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Museum of Fine Arts, Houston - Brown Auditorium Theater, Houston. | Werner Du Plessis/Unplash
Descomponiendo la flecha
"Las dos preguntas que ten?a nuestro equipo eran, si observ?bamos un sistema en particular, ?podr?amos cuantificar la fuerza de su flecha del tiempo, y ser?amos capaces de resolver c?mo emerge de la escala micro, donde las células y las neuronas interact?an con todo el sistema?”, explica al respecto Christopher Lynn, primer autor del art?culo que informa de esta investigaci?n.
Para responder a estas preguntas, los investigadores exploraron c?mo se podr?a descomponer la flecha del tiempo al observar partes espec?ficas de un sistema y las interacciones entre ellas.
Las partes, por ejemplo, podr?an ser las neuronas que funcionan dentro de una retina. Mirando un solo momento de ese proceso, demostraron que la flecha del tiempo se puede dividir en diferentes piezas: las producidas por partes que trabajan individualmente, en parejas, en tripletes (secuencias de tres nucle?tidos del ARNm) o en configuraciones a?n m?s complejas.
Armados con esta forma de descomponer la flecha del tiempo, los investigadores analizaron experimentos existentes sobre la respuesta de las neuronas en la retina de una salamandra a diferentes pel?culas.
Pares de neuronas
En una pel?cula, un solo objeto se mov?a aleatoriamente por la pantalla, mientras que la otra mostraba toda la complejidad de las escenas que se encuentran en la naturaleza.
En ambas pel?culas, los investigadores descubrieron que la flecha del tiempo surgi? de las interacciones simples entre pares de neuronas, no de grupos grandes y complicados de células nerviosas.
Sorprendentemente, el equipo también observ? que la retina mostraba una flecha de tiempo m?s fuerte cuando observaba un movimiento aleatorio, en vez de una escena natural.
Lynn dice que este ?ltimo hallazgo sugiere que merced a esta tonificaci?n nuestra percepci?n interna de la flecha del tiempo se alinea con el impredecible mundo externo, que en ocasiones se ha llamado la danza de la realidad.
M?ltiples aplicaciones
Y a?ade: "estos resultados pueden ser de particular interés para los investigadores de neurociencias. Podr?an, por ejemplo, conducir a respuestas sobre si la flecha del tiempo funciona de manera diferente en los cerebros que son neuroat?picos".
Otra derivada de este hallazgo es que esta descomposici?n de la flecha del tiempo es un marco general elegante que puede proporcionar una perspectiva novedosa para explorar sistemas de muchas dimensiones y alejados del equilibrio (tal como llam? Prigogine a los sistemas abiertos), concluye David Schwab, profesor de F?sica y Biolog?a en el Graduate Center e*investigador principal de este estudio.
Referencia
Decomposing the local arrow of time in interacting systems. Christopher W. Lynn et al. Physical Review Letters, 2022. (Accepted Paper). En Arxiv:*arxiv.org/abs/2112.14721v1
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/tendencias21/observan-primera-vez-forma-flecha-14337478)
Sabemos positivamente que los procesos naturales avanzan siempre del pasado al futuro pasando por el presente, pero nunca al revés. A esa caracter?stica de la naturaleza la llamamos “flecha del tiempo”.
La expresi?n flecha del tiempo fue acu?ada en 1927 por el astr?nomo brit?nico Arthur Eddington para describir esa propiedad unidireccional del tiempo, que no tiene su equivalente en el espacio.
Para Eddington, la flecha del tiempo es una propiedad exclusiva de la entrop?a, la magnitud f?sica que mide el grado de organizaci?n de un sistema termodin?mico en equilibrio y*describe su irreversibilidad.
La existencia de la flecha del tiempo se desprende de la segunda ley de la termodin?mica, seg?n la cual la entrop?a o el desorden tienden a aumentar con el tiempo en un sistema cerrado. Cuanto m?s desordenado se vuelve un sistema, m?s dif?cil le resulta encontrar el camino de regreso a un estado ordenado, y m?s fuerte es la flecha del tiempo.
Flecha de la vida
Esa ley explica por qué el calor fluye espont?neamente del calor al fr?o, pero no al revés. Si ponemos sobre la mesa una taza de café recién hecho, se enfriar? y ese proceso es irreversible, a no ser que lo recalentemos: los procesos termodin?micos no son simétricos respecto al tiempo. Ocurren en una sola direcci?n, siendo reversibles solo a mayor costo de energ?a.
Esta flecha del tiempo es fundamental para la vida: los seres vivos son sistemas termodin?micamente abiertos que intercambian materia y energ?a con el mundo exterior para adquirir y mantener estructuras que, a su vez, son susceptibles de evolucionar a lo largo del tiempo.
La Tierra también es un sistema abierto porque recibe energ?a del Sol. Asimismo lo es el sistema solar, porque est? dentro de una galaxia que recibe energ?a de otros sistemas vecinos. La flecha del tiempo, por tanto, *est? presente por el universo: todo lo que ocurre avanza desde el pasado hacia el futuro.
Sin embargo, la flecha del tiempo no es un concepto absoluto, sino relativo: los sistemas cu?nticos pueden avanzar a lo largo de dos flechas de tiempo opuestas, tanto hacia adelante como hacia atr?s en el tiempo. Eso significa que, en la mec?nica cu?ntica, el tiempo puede ir tanto hacia adelante como hacia atr?s.
Pasado y futuro
Lo comprob? en 2015 un experimento realizado por Kater Murch en la Universidad de Washington en St. Louis (Missouri, USA): calculando 'hacia atr?s' las probabilidades de que un sistema cu?ntico esté en un estado concreto de dos posibles, descubri? una probabilidad de acierto del 90%, frente al 50% que se considera normal. Este experimento sugiere que los sistemas cu?nticos contienen informaci?n sobre el futuro, al igual que sobre el pasado.
La paradoja es que si, por un lado, la flecha del tiempo se diluye en el universo de lo infinitamente peque?o, por otro lado es precisamente en ese mundo donde se forma: surge de las interacciones entre las part?culas microsc?picas y las células.
Este origen representa un misterio que investigadores de la Iniciativa para las Ciencias Te?ricas (ITS), del Centro de Graduados de la ciudad de Nueva York (CUNY), est?n ayudando a desentra?ar con la publicaci?n de un nuevo art?culo en la revista Physical Review Letters.
Sus *hallazgos brindan el primer paso hacia la comprensi?n de c?mo la flecha del tiempo que experimentamos en la vida diaria emerge de estos detalles microsc?picos. Esos detalles podr?an tener implicaciones importantes en una variedad de disciplinas, incluidas la f?sica, la neurociencia y la biolog?a, destaca el ITS *en un comunicado.
http://www.uc-4u.com/clip/ab170014-33a7-4d67-94d8-28328b1f9615_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Museum of Fine Arts, Houston - Brown Auditorium Theater, Houston. | Werner Du Plessis/Unplash
Descomponiendo la flecha
"Las dos preguntas que ten?a nuestro equipo eran, si observ?bamos un sistema en particular, ?podr?amos cuantificar la fuerza de su flecha del tiempo, y ser?amos capaces de resolver c?mo emerge de la escala micro, donde las células y las neuronas interact?an con todo el sistema?”, explica al respecto Christopher Lynn, primer autor del art?culo que informa de esta investigaci?n.
Para responder a estas preguntas, los investigadores exploraron c?mo se podr?a descomponer la flecha del tiempo al observar partes espec?ficas de un sistema y las interacciones entre ellas.
Las partes, por ejemplo, podr?an ser las neuronas que funcionan dentro de una retina. Mirando un solo momento de ese proceso, demostraron que la flecha del tiempo se puede dividir en diferentes piezas: las producidas por partes que trabajan individualmente, en parejas, en tripletes (secuencias de tres nucle?tidos del ARNm) o en configuraciones a?n m?s complejas.
Armados con esta forma de descomponer la flecha del tiempo, los investigadores analizaron experimentos existentes sobre la respuesta de las neuronas en la retina de una salamandra a diferentes pel?culas.
Pares de neuronas
En una pel?cula, un solo objeto se mov?a aleatoriamente por la pantalla, mientras que la otra mostraba toda la complejidad de las escenas que se encuentran en la naturaleza.
En ambas pel?culas, los investigadores descubrieron que la flecha del tiempo surgi? de las interacciones simples entre pares de neuronas, no de grupos grandes y complicados de células nerviosas.
Sorprendentemente, el equipo también observ? que la retina mostraba una flecha de tiempo m?s fuerte cuando observaba un movimiento aleatorio, en vez de una escena natural.
Lynn dice que este ?ltimo hallazgo sugiere que merced a esta tonificaci?n nuestra percepci?n interna de la flecha del tiempo se alinea con el impredecible mundo externo, que en ocasiones se ha llamado la danza de la realidad.
M?ltiples aplicaciones
Y a?ade: "estos resultados pueden ser de particular interés para los investigadores de neurociencias. Podr?an, por ejemplo, conducir a respuestas sobre si la flecha del tiempo funciona de manera diferente en los cerebros que son neuroat?picos".
Otra derivada de este hallazgo es que esta descomposici?n de la flecha del tiempo es un marco general elegante que puede proporcionar una perspectiva novedosa para explorar sistemas de muchas dimensiones y alejados del equilibrio (tal como llam? Prigogine a los sistemas abiertos), concluye David Schwab, profesor de F?sica y Biolog?a en el Graduate Center e*investigador principal de este estudio.
Referencia
Decomposing the local arrow of time in interacting systems. Christopher W. Lynn et al. Physical Review Letters, 2022. (Accepted Paper). En Arxiv:*arxiv.org/abs/2112.14721v1
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/tendencias21/observan-primera-vez-forma-flecha-14337478)