[論文レビュー] Bridging the neuroscience and physics of time

Dean V. Buonomano, Carlo Rovelli|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2021

Psychological and Temporal Perspectives ResearchPsychology被引用数 17

ひとこと要約

この論文は神経科学と理論物理学を橋渡しし、神経科学者（ディーン・ブーノマノ）と理論物理学者（カルロ・ロヴェッリ）の対話によって、時間の本質を探る。脳における主観的時間の認識が物理学における時間の基本的役割とどのように一致するかを検討し、両分野が時間の関係的かつ動的な性質、すなわち絶対的でない性質に深く共通する理解に到達する可能性を提唱する。

ABSTRACT

As a neuroscientist and a theoretical physicist, both working on time, we have decided to open a direct dialogue to examine if the apparent discrepancies regarding the nature of time can be composed.

研究の動機と目的

• 神経科学における時間の主観的経験と、物理学における客観的・幾何的時間の扱いの間にある明らかな矛盾を解消すること。
• 脳の時間処理メカニズムが、物理学における時間の基礎的理論とどのように関連づけられるかを検討すること。
• 時間は根本的な背景ではなく、脳機能と量子重力の両方における関係的プロセスから生じる可能性があるという仮説を調査すること。
• 神経科学と理論物理学が、時間の性質について対話的で統合的なアプローチをとることを促すこと。
• 時間は関係的で動的であり、物理的および神経的プロセスから生じるという統一的コンセプトフレームワークを提唱すること。

提案手法

• 神経科学者と理論物理学者の直接的で構造的な対話を通じて、時間に関する視点を比較する。
• 神経科学の神経コード化と脳における時間の統合に関する知見を、量子重力のような基礎的物理学理論と対比して活用する。
• カルロ・ロヴェッリの関係的量子力学と時間の関係的性質を応用し、神経系における時間処理を解釈する。
• 神経時間認識の現象学的モデルを用いて、一般相対性理論や量子力学における時間との類似性を探る。
• 脳の内部時計と記憶システムが、背景独立な量子重力における時間と類似した形で「出現的時間」を反映している可能性を分析する。
• 時間は固定されたパラメータではなく、神経系および物理系の両方において、関係的で観測者依存の現象として位置づける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脳の主観的時間体験は、物理学における客観的・幾何的時間の扱いとどのように調和させられるか？
• RQ2 神経系における時間認識のメカニズムが、量子重力に見られる関係的・動的性質をどの程度反映しているか？
• RQ3 物理学における時間の関係的性質という概念が、神経時間処理と認識のモデルにどのように影響を与えるか？
• RQ4 神経時計と根本的物理的時間理論との間で共通する構造的または機能的原則は何か？
• RQ5 神経科学と物理学の両方において、関係的プロセスから時間の出現が生じる共通の枠組みは存在するか？

主な発見

• この論文は、神経科学と物理学の両分野において、時間は根本的ではなく、関係的プロセスから生じる可能性があると提唱する。
• 動的で分散的コード化に基づく神経時間認識は、ロヴェッリの関係的量子力学における時間の関係的性質と類似している。
• 脳の内部時計と記憶システムは、非一様で文脈依存的な時間体験を示しており、これは絶対的ではなく関係的であるという時間の考え方に一致する。
• 著者らは、両分野が時間の関係的視点を採用することで利益を享受できると主張し、時間は背景ではなく相互作用から生じるとする。
• 神経科学と物理学における時間に関する相違は、根本的な不整合ではなく、記述のレベルの違いに起因する可能性がある。
• 対話の結果、神経動力学と物理学的時間の基礎的理論を統合することで、時間の統一的理解が得られる可能性があると示唆される。