脑洞大开,宇宙与大脑竟然有很多相似之处


这两张图片中一个是大脑,另外一个是宇宙,你能告诉我分别是那个吗?


脑洞大开,宇宙与大脑竟然有很多相似之处
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“科学不仅是与精神相容 ,更是一个意义深远的精神来源 ,当我们意识到自己所处在浩瀚的光年和岁月流逝中的位置时 ,当我们领悟到生命的复杂 ,美丽和微妙时 ,那种升华的感觉 ,那种兴奋和谦卑的结合 ,无疑是精神上的”——卡尔·萨根《恶魔出没的世界》。
当我了解宇宙时 ,当我更好地理解我与更广阔的万物的联系时 ,我感觉到了这种精神 ,就像当我第一次知道我是由星辰灰烬组成时——我体内所存在的原子通过超新星扩散到永恒的以太中。


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另一次感受到这种精神是当我第一次看到这张图片时:镶嵌在老鼠海马神经元的突触连接(黄色)丽莎·布朗格注明使用绿色的中央细胞是什么?
直径10微米 B.宇宙网
标尺=31.25Mpc/h 即1.4*1024m
灵感来源于利马(2009)
把大脑中的一个神经元与星系团及其相连的丝状物质和暗物质放在一起对比,相似之处显而易见 ,言外之意 ,你的脑子里可能有整个宇宙 ,但是这些图像之间的相似性可能仅仅只是一种不存在的错觉——感觉相似 ,但实际上并不存在 。毕竟 ,考虑到两者之间存在巨大的规模差异 ,就能想到他们怎么会有实际的相似之处呢。


脑洞大开,宇宙与大脑竟然有很多相似之处
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但是除了大脑中神经元网络和宇宙中的星系网络之间的视觉相似性 ,有没有一种客观的测量方法可以比较它们到底有多相似呢?下面是弗朗哥·瓦扎(博洛尼亚大学的天体物理学家)和阿尔贝托·费雷蒂维罗纳大学的神经外科医生)在《物理学前沿》上发表的发现:一个星系间的连接人脑实际上是宇宙中已知的最复杂的结构之一——它本身也是最复杂的结构之一。大脑有大约800亿个神经元——这些细胞处理来自感官的输入 ,并通过神经系统向你的身体发送信号。神经元也是相互联络的 ,它们通过脑脊髓和树突相互交流 神经元之间大约有100万亿个连接 ,形成了神经网络 ,从而创造了你。


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你能分辨出哪一幅图是大脑哪一幅图是宇宙吗?
据说“新月星云”NGC6888在太空中像一个巨大的大脑。
谢帕特里克CCBY-SA4.0宇宙也像是由网络连接着的。虽然我们可能认为宇宙是被大片空间隔开的物体,但情况并非完全如此。我们用科学设备看到的宇宙被称为“可观测宇宙”,它的直径约为900亿光年,它包含着数千亿到数万亿个星系。这些星系,像我们的银河系一样,聚集了数十亿颗恒星,这些恒星也组成了星系团。我们的银河系是“本星系群”的一部分,“本星系群”包括邻近的仙女座星系和三角座星系以及其他50个星系。这些星系是室女座超星系团的一部分。星系群和星团之间绵延数百万光年的空间并不是空的,而是由普通物质和暗物质组成的连接丝构成。这样一来,宇宙可以被认为是一个巨大的类似于大脑中的神经网络的所有的星系团都相互连接的星系团网络。这个网络就被称为宇宙网。
从时间的开始到一个宇宙中存在着另一个宇宙,模拟宇宙网络渐渐形成。


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在神经科学和天体物理学的合作下,寻找这两个网络可量化相似性的研究诞生了。Vazz和Feletti使用来自这两个学科的技术和工具,研究了这两个网络,他们发现:除了视觉上的相似性之外,还有可量化的相似性。这些网络具有可比性吗?如果有,这意味着什么?
他们使用了4微米厚的人类皮层——大脑的外层,负责处理语言、感觉信息、思维、记忆和意识和从计算机模拟的100万立方百万秒差距的空间中截取的宇宙厚“切片”,“切片”与大脑外层相比较有2500百万差距(1秒差距=约3.26光年)。由于两者的大小相差27个数量级,大脑和宇宙的切片在厚度上是相对可比的。







宇宙网和大脑样本在4倍,10倍和40倍放大


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瓦兹和费雷蒂(2020)左:小脑切片,在电子显微镜下放大40倍

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