[논문 리뷰] Bridging the neuroscience and physics of time

Dean V. Buonomano, Carlo Rovelli|arXiv (Cornell University)|2021. 09. 05.

Psychological and Temporal Perspectives ResearchPsychology인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 신경과학과 이론물리학을 연결하여 신경과학자(딘 부오마노)와 이론물리학자(카를로 로벨리) 간의 대화를 통해 시간의 본질을 탐구한다. 뇌에서의 주관적 시간 인식이 물리학에서 시간의 기본적 역할과 어떻게 일치하는지 분석하며, 두 분야가 시간을 절대적인 것이 아니라 상호관계적이고 동적인 것으로 보는 더 깊은 이해로 수렴할 수 있음을 제안한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 신경과학에서의 주관적 시간 경험과 물리학에서의 객관적이고 기하학적인 시간 처리 간의 명백한 모순을 해결하기 위해.
• 뇌의 시간 처리 메커니즘이 물리학의 시간 기초 이론과 어떻게 정보를 주고받거나 일치할 수 있는지 탐구하기 위해.
• 시간이 기본 배경이 아니라 뇌 기능과 양자 중력에서의 상호관계적 과정에서 비롯되는 것으로 나타나는 가능성을 조사하기 위해.
• 신경과학과 이론물리학 간의 시간 본질에 대한 상호분석 대화를 촉진하기 위해.
• 시간을 상호관계적이고 동적인 것으로 보는 통합 개념적 프레임워크를 제안하기 위해, 이는 물리적이고 신경학적 과정에서 유래한다.

제안 방법

• 신경과학자와 이론물리학자 간의 직접적이고 체계적인 대화를 통해 시간에 대한 시각을 비교하기 위해.
• 신경과학에서의 신경 코드화와 뇌 내 시간 통합에 관한 연구 결과를 바탕으로, 양자 중력과 같은 기초 물리학 이론과 대비하기 위해.
• 카를로 로벨리의 상호관계적 양자역학과 시간을 상호관계적 개념으로 해석하기 위해 이를 신경 시간 처리에 적용하기 위해.
• 신경 시간 인식의 현상학적 모델을 사용하여 일반 상대성 이론과 양자역학에서의 시간과 유사성을 탐색하기 위해.
• 뇌의 내부 시계와 기억 시스템이 배경에 의존하지 않는 양자 중력에서의 시간과 유사한 방식으로 '기원하는 시간'을 반영할 수 있는지 분석하기 위해.
• 시간을 고정된 매개변수로 보지 않고, 뇌와 물리적 시스템 양쪽 모두에서 상호관계적이고 관측자에 따라 달라지는 현상으로 프레임워크를 설정하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 뇌의 주관적 시간 경험은 어떻게 물리학에서의 객관적이고 기하학적인 시간 처리와 조율될 수 있는가?
• RQ2 신경 기반의 시간 인식 메커니즘은 어느 정도까지 양자 중력에서 발견되는 상호관계적 또는 동적 성질의 시간을 반영하는가?
• RQ3 물리학에서의 상호관계적 시간 개념이 신경 시간 처리 및 인식 모델에 어떻게 영향을 줄 수 있는가?
• RQ4 신경 시간 측정과 시간의 기본 물리학 이론 간의 공통된 구조적 또는 기능적 원칙은 무엇인가?
• RQ5 신경과학과 물리학에서 모두 상호관계적 과정에서 기원하는 시간을 설명하는 공통의 프레임워크가 존재하는가?

주요 결과

• 논문은 신경과학과 물리학에서 시간이 기본적이지 않고, 오히려 상호관계적 과정에서 기원할 수 있음을 제안한다.
• 동적이고 분산된 코드화에 기반한 뇌의 시간 인식은 로벨리의 상호관계적 양자역학에서의 시간의 상호관계적 성격을 반영한다.
• 뇌의 내부 시계와 기억 시스템은 비균일하고 맥락에 따라 달라지는 시간 경험을 암시하며, 이는 절대적인 것이 아니라 상호관계적인 시간의 개념과 일치한다.
• 저자들은 두 분야 모두에서 시간을 배경이 아닌 상호작용에서 기원하는 것으로 보는 상호관계적 시각을 채택함으로써 유익할 수 있다고 주장한다.
• 신경과학과 물리학 간의 시간에 대한 모순은 근본적인 불일치가 아니라 서로 다른 기술 수준에서 기인할 수 있다.
• 대화의 결과로, 신경 동역학을 기초 물리학 이론의 시간 개념과 통합함으로써 시간에 대한 통합된 이해가 도출될 수 있음을 시사한다.