- Un nuevo estudio está por descubrir cómo las partículas y las células permiten que experimentemos ciertas dinámicas como el paso del tiempo, también llamada flecha del tiempo.
- Con este estudio, los científicos quieren saber si es posible cuantificar la fuerza de una flecha del tiempo y cómo emerge de la escala microscópica.
- Además, los investigadores buscan conocer si las neuronas interactúan con todo el sistema.
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Un rasgo central de cómo el ser humano experimenta y percibe el mundo es el paso del tiempo, desde el pasado hacia el futuro. Lo que todavía resulta un misterio es cómo este fenómeno —conocido como la flecha del tiempo— surge de las interacciones microscópicas entre partículas y células.
Ahora, un grupo de físicos teóricos del Centro de Graduados de CUNY para las Ciencias Teóricas (ITS) ha avanzado grandes pasos en este campo. Quieren averiguar cómo las partículas y las células dan lugar a dinámicas a gran escala percibidas como el paso del tiempo. La investigación completa será publicada pronto en la revista Physical Review Letters.
Lo que sucede es que la flecha del tiempo surge de la Segunda Ley de la Termodinámica, que sostiene que todos los procesos que ocurren en el universo, también los más microscópicos, tienen lugar
de forma que siempre aumenta el desorden. Tienden a incrementar la aleatoriedad, y, por tanto, la entropía.
La flecha del tiempo y la entropía
La Segunda Ley de la Termodinámica establece que cualquier «proceso natural espontáneo evoluciona hacia un aumento de la entropía». Es decir, en lenguaje más coloquial, todo se desgasta.
Un ejemplo de entropía es la irreversibilidad de la propia vida. «Para estar vivo debes tener una flecha de tiempo porque te desarrollas desde un bebé hasta un adulto, y te mueves constantemente y recibes estímulos. No se puede volver atrás», anota Christopher Lynn, autor principal del estudio.
Dicho de otro modo, cuanto más desordenado se vuelve un sistema, más difícil le resulta encontrar el camino de regreso a un estado ordenado, y más fuerte es la flecha del tiempo. Desde SciTechDaily lo explican así: la propensión del universo hacia el desorden o entropía es la causa básica por la que experimentamos que el tiempo fluye en una dirección.
Los científicos querían resolver dos preguntas al observar un sistema en concreto:
- ¿Es posible cuantificar la fuerza de su flecha del tiempo y saber cómo emerge de la escala microscópica o celular?
- ¿Las neuronas interactúan con todo el sistema?
Los primeros pasos para comprender cómo la flecha del tiempo emerge de detalles microscópicos
«Todo lo que percibimos como una diferencia entre el pasado y el futuro se deriva fundamentalmente de ese principio único sobre el universo», dice Lynn. La motivación de su investigación es «comprender cómo las flechas del tiempo que vemos en la vida» encajan en esta idea más amplia de entropía en la escala de todo el universo.
En su investigación, los físicos comprobaron que la flecha del tiempo puede descomponerse en distintas piezas que trabajan individualmente, en pareja o en configuraciones más complicadas, como las neuronas dentro de una retina.
Después, lo que hicieron fue recurrir a experimentos previos realizados sobre salamandras; analizaron cómo se representa la flecha del tiempo en las interacciones entre las neuronas de los anfibios en respuesta a ver una película.
En una película, la pantalla reproducía peces nadando, algo similar a la vida cotidiana de una salamandra. La otra contenía solo una pantalla gris con una barra horizontal negra en medio de la pantalla; esta se movía rápidamente hacia arriba y hacia abajo de forma aleatoria y nerviosa. La primera tenía una flecha del tiempo obvia, y la segunda no.
En las dos situaciones, los investigadores averiguaron que la flecha del tiempo surgió de las interacciones simples entre pares de neuronas, no de grupos grandes y complicados.
Además, encontraron una flecha de tiempo más fuerte para las neuronas cuando las salamandras vieron el video con la pantalla gris y la barra negra. Es decir, el contenido sin una flecha de tiempo provocó una flecha de tiempo mayor en las neuronas.
Otro hallazgo muy curioso es que la retina mostraba una flecha de tiempo más fuerte cuando observaba un movimiento aleatorio que una escena natural, planteando preguntas para la neurociencia sobre cómo nuestra percepción interna de la flecha del tiempo se alinea con el mundo externo.
Algunos estudios al margen de este sugieren que la percepción de la flecha del tiempo en el cerebro humano puede guardar relación con la intensidad con la que las personas piensan. «No solo se aplica a las neuronas, podría aplicar esto a bandadas de pájaros, o cualquier cosa en la que interactúen varias cosas, como las poblaciones de bacterias», explica emocionado el investigador.
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