【宇宙之謎】宇宙類似大27個數量級的人腦?科學家發現大量令人震驚相似之處

天空之城 2020/12/18 檢舉 我要評論

你可能經常聽到這樣的說法,宇宙就是一個生命體,星系就是這個生命體的細胞,恒星行星就是宇宙細胞最基本的粒子。雖然這個猜想沒有任何科學依據,不過最近科學家們將人腦神經網路和宇宙星系網路進行了定量對比,還真發現這兩個相差了10^27倍的系統之間存在大量令人震驚的相似之處。

這項研究來自博洛尼亞大學天體物理學家佛朗哥·瓦紮(Franco Vazza)和維羅納大學神經外科醫生阿爾貝托·費萊蒂(Alberto Feletti),他們對這兩個在規模上相差了27個數量級的網路進行了定量分析。

結果表明,儘管調節宇宙星系和人腦神經元的物理力量之間有著顯著而明顯的差異,但這兩個網路內部的連通性是按照相似的物理原理演化的,不同物理過程可以構建具有相似複雜度和自組織性的結構。

這是什麼意思呢?看看下面這些比較,相信你也可能大吃一驚。

人腦是由近1000億個神經元組成的複雜神經網路,這些神經元通過突觸形成了100萬億個神經連接,塑造了人類的思想、感覺和情感;而可觀測宇宙由大約1000億個星系形成細絲,並在相交處形成星系團,最終形成了類似於神經網路的 [大尺度]網路結構。

在人腦中,神經元占了大約25%的質量,剩下的75%是水——作用似乎只是承載這些作為關鍵物質的神經元;宇宙網路中佔據約30%質量的物質和暗物質同樣是關鍵,它們組成星系恒星,形成了我們所有可見的物質世界,而剩餘的70%是暗能量,似乎只是通過排斥性的引力維持著宇宙的動態平衡。

由於這兩個系統具有如此驚人的相似特徵,研究人員將大腦皮層及小腦的部分,與類比的宇宙星系網路進行了對比,測量了這兩個系統中微小物質波動的強度,計算了兩個系統的功率譜密度。結果表明,大腦在1微米到0.1毫米的尺度上,與宇宙在500萬光年到5億光年尺度上的物質波動是相似的。

驚訝於這兩個系統的功率譜如此匹配,科學家們又比較了其它複雜系統的功率譜,比如樹的分枝、雲層及水中的湍流,結果都和神經元及宇宙的功率譜完全不相吻合。

然而功率譜並不能暗示系統的複雜性,研究人員因而又比較了兩個網路中每個節點的平均連接數,以及它們是如何形成節點的,雖然作用於大腦和宇宙的物理力量差異如此之大,但兩個網路之間的連通性卻按照相似的物理原理在演化,它們的結構參數竟然出乎意料的一致!

當然,雖然我們的大腦和宇宙有如此眾多的相似之處,神經元和星系連接的方式和演化看起來也差不多,但我們並不能簡單地將單個神經元和單個星系、恒星簡單地聯繫起來,只有在兩個系統的特定規模上,才會出現這些相似性。

所以你要是簡單地得出一個結論,宇宙就是某個巨大生物體的大腦,甚至宇宙本身就是一個生物體,這是根本沒有什麼意義的。人類的認知有一個視界,對於超過所有人認知視界范圍的事物,如果你能通過某種大家都能接受的科學方法將其連接到我們的認知視界內,那麼你就取得了重大的科學突破,比如愛因斯坦的相對論以及量子力學理論。

而如果只是你自己在那兒空想、遐想,沒有任何科學方法能將它和人類的認知視界聯繫起來,那麼它要麼是受人喜愛和尊重的科幻——前提是你明確自己是在寫小說,要麼它就是臆想——你非要用一堆獨創的連自己都不懂的貌似科學的術語堆砌出所謂的研究,又到處叫嚷自己搞出了宇宙級的研究成果的話。

這項研究發表在11月16日《物理學前沿》上。

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