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人腦與宇宙之間的奇異之處



圖片來源:  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full

博洛尼亞大學的天體物理學家和維羅納大學的神經外科醫生將人腦中神經細胞的網絡與星系的宇宙網絡進行了比較。 這些分析表明,可觀察宇宙的結構令人驚訝地類似於人腦中的神經網絡。 研究表明,支配大腦和宇宙發育的定律可能是相同的。 我們周圍世界的一個奇特之處是,不同的形狀和样式出現在非常不同的環境中。 例如,在蝸牛殼和螺旋星系的形狀中發現了金色螺旋(斐波那契螺旋),並且靜脈圖案在閃電的分支中回波。

宇宙就像一個大大腦



在發表於的一項大膽的新研究中 物理學前沿 (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.525731/full),天體物理學家和神經外科醫生通過定量分析比較了自然界中兩個最複雜的系統:人腦中的神經網絡和宇宙中星系的宇宙網絡。 實際上,這並不是一個奇怪的比較。 長期以來,圖像一直在互聯網上流傳,這些圖像一方面顯示出神經元網絡,另一方面顯示出看起來極為相似的星系團。

但是人的大腦和宇宙不僅僅只是一個外觀。 博洛尼亞大學的天體物理學家佛朗哥·瓦扎(Franco Vazza)和維羅納大學的神經外科醫生阿爾貝托·費萊蒂(Alberto Feletti)在過去的幾年中一直在研究宇宙與大腦之間的各種相似之處。

他們在2017年解釋了他們的工作。每秒數千公里的速度並在星際氣體中產生衝擊波和湍流,我們預測這種邊界將是宇宙中最複雜的地方之一,可以用描述它們的信息量來表徵。問一個問題:類似的結構比人腦還復雜嗎?

複雜程度和自組織

就大小而言,大腦和宇宙相差27個數量級。 但是,研究表明,驅動宇宙結構和人腦結構的物理過程雖然非常不同,但可以導致相似程度的複雜性和自組織。

出發點是尋找所檢查的兩個結構之間的相似性。 人腦包含約69億個神經元,並且在可觀測的宇宙中有100億個星系。 根據該出版物的作者,這是他們的共同點之一。
另一個相似之處是它的組織方式。 這兩個系統排列在一個定義明確的網絡中,節點以獨特的方式連接它們。 信息和能量流僅佔任何系統的質量和能量的25%。

另外,大腦的組成和大腦的組成之間也有相似之處 宇宙。 水約佔大腦質量的77%,而宇宙則是72%的暗物質和能量(根據某些估計,甚至有95%)。 研究人員說,水和暗物質似乎只在大腦和太空的內部結構中起間接作用。

大腦和宇宙之間的其他相似之處

發現上述相似之處後,研究人員使用圖像對兩種結構進行了定量比較。 為了這個目的,已經編輯了人腦的圖示和空間網絡的外觀模擬。

研究人員尋找物質分佈密度的差異,發現這兩個系統驚人地相似。 -我們計算了兩個系統的光譜密度。 “這是宇宙學中經常使用的一種技術,用於研究星系的空間分佈,” Vazza說。

-我們的分析表明,神經網絡在1微米到0,1毫米範圍內的分佈類似於空間網絡中物質的分佈,但是當然在更大的範圍內(5萬至500億光年)”,增加研究員。

但這還不是全部。 該小組還研究了其他形態特徵,例如兩個網絡中關鍵節點之間的連接數。 平均而言,空間網絡每個節點的連接數為3,8至4,1,而大腦平均每個節點的連接數為4,6至5,4。 另外,兩個系統都表現出將連接集中在中心節點周圍的趨勢。 所有這些使大腦和宇宙具有相似的信息能力。

這並不意味著宇宙是一個巨大的大腦或一個具有感覺能力的巨大結構。 研究表明,支配大腦和宇宙發展的法律在其他方面可能是相同的。