Вселената се отличава с необикновените си форми, които могат да бъдат срещнати на най-разнообразни места – така например откриваме Златната спирала в човешката кохлея и формата на спиралните галактики, докато фракталната геометрия на кръвоносните съдове наподобяват разклоняващите се светкавици на небосвода.
А сега ново и доста дръзко изследване, проведено от астрофизик и неврохирург, отвежда тази връзка до съвършено друго ниво. Двамата използват квантитивен анализ, за да сравнят две от най-сложните системи в природата: невронната мрежа в човешкия мозък и космическата мрежа от галактики във Вселената.
Сравнението не е толкова странно, колкото изглежда на пръв поглед. Вероятно вече сте попадали на изображението, което често се споделя в социалните мрежи и което сравнява нагледно човешките неврони със симулиран галактически куп – визуалното сходство е поразително.
Източник: Mark Miller/Virgo Consortium/Visual Complexity
Приликите между човешкия мозък и Вселената обаче са много по-големи.
Ето защо преди около две години Франко Ваца, астрофизик в Университета в Болоня, и Алберто Фелети, неврохирург в Университета във Верона, решават да проучат въпроса по-подробно.
„Галактиките могат да се групират в огромни структури (наречени купове, суперкупове и галактични нишки), които се простират на стотици милиони светлинни години. Границите между тези структури и съседните празни космически пространства, се наричат космически бездни и могат да бъдат изключително сложни.
Гравитацията ускорява материята в тези граници до хиляди километри в секунда и създава ударни вълни и турбуленция в междугалактическите газове.
На базата на битовете информация, необходими, за да бъде описана, ние предрекохме, че тази празнина е едно от най-сложните места във Вселената.
Това ни накара да се запитаме – дали е по-сложна от човешкия мозък?“
Това пишат двамата учени в Nautilius Quaterly през 2017-а.
Разликата в мащаба между двете структури е значителен – повече от 27 порядъка. Въпреки това техният количествен анализ, който се намира на кръстопътя на космологията и неврохирургията, предполага, че различни физически процеси могат да изграждат структури, характеризиращи се с подобни нива на сложност и самоорганизация.
Първоначално учените се опитват да открият сходствата между двете структури. Човешкият мозък функционира благодарение на широката си невронална мрежа, за която се смята, че съдържа приблизително 69 милиарда неврони. От друга страна, наблюдаваната Вселена е съставена от космическа мрежа от поне 100 милиарда галактики. Ето едно сходство.
И двете системи са подредени в доста добре дефинирани мрежи – с възли (невроните в мозъка, галактиките във Вселената), свързани посредством дълги нишки.
Вляво виждате симулирано разпределение на материята на космическата мрежа на участък с размери 1 милиард светлинни години. Вдясно - разпределение на невронни тела в малкия мозък. Източник: University of Bologna
Не на последно място - и в двете системи 70% от разпределението на масата или енергията се състои от компоненти, играещи очевидно пасивна роля - вода в мозъка и тъмна енергия в наблюдаваната Вселена. И в двата случая, очевидно, става дума за пасивни материали, които се просмукват в съответната система и имат индиректна роля във вътрешната им структура.
След като определят тези сходства, учените правят квантитивно съпоставяне между човешкия мозък и вселената на базата на различни фотографии. Целта им е била да наблюдават как колебанията на материята се разпръскват в толкова разнообразни мащаби.
„Изчислихме спектралната плътност и на двете системи – казва Ваца. – Това е техника, която често се използва в космологията при проучването на пространственото разпределение на галактиката. Нашият анализ показва, че разпределението на флуктуацията в рамките на невронната мрежа на малкия мозък в скала от 1 микрометър до 0,1 мм, следва същата прогресия на разпространение на материята в космическата мрежа. С тази разлика, че мащабът е по-голям и варира от 5 милион до 500 милиона светлинни години".
Това обаче далеч не е всичко.
Екипът проучва и други морфологични характеристики – например броят на нишките, свързани към всеки един възел. Космическата мрежа, създадена на базата на 3800 до 4700 възела, е имала средно от 3,8 до 4,1 връзки на възел. Кората на човешкия мозък (при проба от 1800 до 2000 възела) има средно от 4,6 до 5,4 връзки.
Освен това и двете системи показват тенденция към скупчване на връзките около централните възли. И двете, изглежда, разполагат със сходен информационен капацитет.
Скорошно проучване показва, че паметта на човешкия мозък е около 2,5 петабайта. Друго сравнително ново изследване, проведено от Ваца, предполага, че ще ни трябват около 4,3 петабайта, за да съхраним цялата комплексност на Вселената.
„Грубо казано – пишат изследователите през 2017-а – това сходство в капацитета на паметта показва, че цялата информация, която се съхранява в мозъка (например целият житейски опит на даден човек) би могла да бъде кодирана и в разпространението на галактиките в нашата Вселена.“
Това не означава, че Вселената е мозък или че има своеобразно съзнание. Просто показва, че законите, които управляват растежа и на двете структури, вероятно са едни и същи.
Изследването е публикувано във Frontiers in Physics.
Източник: Science Alert
