人腦是宇宙的模型嗎？科學家表示，人腦與宇宙之間有奇妙的相似性

如果你對比人的大腦和宇宙的圖片，可能會產生這樣的想法：人的大腦和宇宙，都是又複雜的“網路”構成的，那麼有沒有可能，人的大腦和宇宙之間存在著某種聯絡？人腦和宇宙有什麼相似之處？

今天我們就站在科學的角度上，和大家來聊一聊這個話題。

科學家發現了兩個規模完全不同的系統，人腦中的神經元細胞網路和星系的宇宙網路在運作上的相似之處。

研究人員從多個角度研究了這兩個系統，研究了結構、形態、儲存容量和其他特性。他們的定量分析表明，非常不同的物理過程可以建立共享複雜性和組織級別的結構，即使它們的大小相差 27 個數量級。

天體物理學家和神經外科醫生聯動，一起嘗試進行大腦和宇宙相似之處的研究

這項不尋常的研究本身是由兩個截然不同的領域的義大利專家進行的——來自博洛尼亞大學的天體物理學家 Franco Vazza 和來自維羅納大學的神經外科醫生 Alberto Feletti。

科學家們在他們的新論文中寫道：“我們的分析結果似乎表明，這兩個複雜系統的自組織很可能是由相似的網路動力學原理塑造的，儘管它們的規模和過程截然不同。”

該研究最引人注目的見解之一，是將大腦的神經元網路本身視為一個宇宙。這個網路包含大約690 億個神經元，而可觀測宇宙有一個至少有1000 億個星系的網路。

另一個相似之處是它們的網路，神經元和星系的定義性質，這些網路的節點由細絲連線。根據Feletti 的說法，透過研究每個節點中的平均連線數和節點中的連線叢集，研究人員得出結論，連線性存在明確的“一致性水平”，這表明這兩個網路的增長是由於相似的物理原理。

當涉及到每個結構的組成時，也有有趣的比較。大約77%的大腦是水，而大約70%的宇宙充滿暗能量。這些都是在各自結構中具有間接作用的被動材料。

大腦中的物質密度波動和宇宙網存在驚人的相似性

另一方面，每個系統大約 30% 的質量由星系或神經元組成。科學家們還發現大腦中的物質密度波動與宇宙網之間存在驚人的相似性。

“我們計算了兩個系統的光譜密度。這是宇宙學中經常採用的一種技術，用於研究星系的空間分佈，” Vazza在一份新聞稿中說。

“我們的分析表明，小腦神經元網路內從 1 微米到 0。1 毫米範圍內的波動分佈與宇宙網中物質分佈的進展相同，但當然，更大的範圍是從 5百萬到五億光年。”

雖然大腦和宇宙在結構上完全不同，但大腦和宇宙的複雜性和自組織確有眾多相似之處

這兩種型別的結構在大小上相差 27 個數量級（即十億的十億倍）。但研究人員表示，該團隊的結果表明，雖然驅動宇宙結構和人腦結構的物理過程截然不同，但它們可能導致相似程度的複雜性和自組織。

出發點是找出兩者之間的相似之處，人類小腦有大約 690 億個神經元；可觀測的宇宙網包含超過 1000 億個星系。

這兩個系統都安排在定義明確的網路中，節點（大腦中的神經元，宇宙中的星系）透過細絲連線。

神經元和星系都有一個典型的尺度半徑，它只是細絲長度的一小部分。節點之間的資訊和能量流動僅佔每個系統質量和能量含量的 25% 左右。

大腦的構成和宇宙的構成有著相似之處

人類大腦的功能得益於其廣泛的神經元網路，該網路被認為包含大約 690 億個神經元。另一方面，可觀測宇宙由至少 1000 億個星系組成的宇宙網組成。在這兩個系統中，只有 30% 的質量由星系和神經元組成。

在這兩個系統中，70% 的質量或能量分佈由扮演明顯被動角色的成分組成：大腦中的水和可觀測宇宙中的暗能量。

大腦和宇宙的“成分比率”有著相似之處

研究人員注意到大腦和宇宙網之間另外兩個有趣的相似之處。第一個是成分比率。大腦有 77% 是水，而宇宙網同樣有大約 73% 的暗能量。

水和暗能量不是網路本身的一部分，而是被視為“被動材料”或被動能量。被動能量的存在和比例可能與這些網路的形成方式有關。

第二個令人著迷的相似之處是，繪製模擬宇宙模型所需的計算機資料量與人腦的理論記憶儲存極限相當。需要 1-10 拍位元組（1 拍位元組 = 1000 太位元組）的資料來模擬可觀測宇宙在宇宙網變得明顯的尺度上的演化，估計在人腦的總儲存容量約為 2。5 PB。

理論上，人類可以將可觀測宇宙結構的很大一部分儲存在他們的大腦中。或者，更令人驚訝的是，宇宙網理論上可以儲存人類一生經歷的資料。

除了相似之處，大腦和宇宙對比，存在更多的是“差異”

除了相似之處，宇宙網和大腦之間也存在差異，雖然使用的大腦樣本來自大腦皮層，但整個大腦並不統一。大腦的不同部分是為不同的目的而構造的，而宇宙的一個關鍵特徵是它在幾乎所有方向上的均勻性。

大腦神經元之間的聯絡是為了傳遞感覺資訊，而宇宙中的聯絡只傳遞能量和物質。Vazz 和 Feletti 希望他們的研究能夠激發更強大演算法的開發，以發現大腦與宇宙之間更多的相似之處。