“videnskab er ikke kun kompatibel med spiritualitet; det er en dyb kilde til spiritualitet. Når vi genkender vores plads i en enorm lysår og i tidens gang, når vi forstår livets intricacy, skønhed og subtilitet, så er den skyhøje følelse, den følelse af opstemthed og ydmyghed kombineret, helt sikkert åndelig.”- Carl Sagan ” Den Dæmon-Hjemsøgte Verden.”
når jeg lærer om universet, har jeg følt åndelige øjeblikke, som Sagan beskriver dem, da jeg bedre forstår min forbindelse til det bredere alt. Som da jeg først lærte, at jeg bogstaveligt talt var lavet af stjernernes aske – atomerne i min krop spredte sig i den evige ether af supernovaer. Et andet åndeligt øjeblik var at se dette billede for første gang:
en neuron i hjernen sidestillet med klynger af galakser og deres forbundne filamenter af stof og mørkt stof. Ligheden er straks klar. Implikationen? Du kan have et helt univers i dit hoved. Men ligheden mellem billederne kunne simpelthen være et tilfælde af apophenia – opfattende lighed, hvor ingen faktisk eksisterer. Trods alt, hvordan kan disse to ting være ens i betragtning af den store forskel i skala mellem dem? Men hvad nu hvis ud over den visuelle lighed mellem netværk af neuroner i hjernen og baner af galakser i kosmos, kunne en objektiv måling sammenligne, hvor ens de virkelig er? Det er, hvad Franco Vasse (astrofysiker ved Universitetet i Bologna) og Alberto Feletti (neurokirurg ved Universitetet i Verona) satte sig for at opdage at kombinere begge deres discipliner til en publikation i “Frontiers of Physics.”
et intergalaktisk Link
den menneskelige hjerne er bogstaveligt talt en af de mest komplekse strukturer, der er kendt i universet – som i sig selv er den største af al kompleksitet. Din hjerne har omkring 80 milliarder neuroner-cellerne, der behandler input fra sanserne og sender signaler til din krop gennem nervesystemet. Neuroner er også netværk, der kommunikerer til hinanden gennem forbindelser kaldet aksioner og dendritter. Der er i størrelsesordenen 100 billioner forbindelser mellem neuroner, der danner det neurale netværk, der skaber, hvem du er.
– Patrick Hsieh CC BY-SA 4.0
universet er også netværk. Selvom vi måske tænker på rummet som objekter adskilt af store områder af…godt…Plads, er det ikke helt tilfældet. Universet, vi ser med vores videnskabelige udstyr, kaldes det” observerbare univers ” cirka 90 milliarder lysår i diameter og indeholder i størrelsesordenen hundreder af milliarder til et par billioner galakser. Disse galakser, som vores Mælkevej, samlinger af milliarder stjerner, er selv grupperet i galaksehobe. Vores Mælkevej er en del af den “lokale gruppe”, der indeholder de nærliggende Andromeda-og Triangulumgalakser samt 50 andre galakser. Disse galakser er igen en del af en større gruppe kaldet Virgo Supercluster. Rummet mellem grupper og klynger er ikke tomt, men er snarere vært for at forbinde filamenter af både almindeligt og mørkt stof, der strækker sig i millioner af lysår. På denne måde kan universet betragtes som et kæmpe netværk af galaksehobe, der alle er sammenkoblet på samme måde som neurale netværk i hjernen. Dette netværk kaldes det kosmiske Net.
et univers i et univers
forskningen for at finde kvantificerbare ligheder mellem begge netværk blev født i et partnerskab mellem neurovidenskab og astrofysik. Ved hjælp af teknikker og værktøjer fra begge discipliner kiggede Feletti på disse to netværk for at finde kvantificerbare ligheder ud over den opfattede visuelle lighed. Var disse netværk sammenlignelige, og i bekræftende fald, hvad betyder det?
forskerne brugte 4 mikrometer tykke skiver af den menneskelige bark – det ydre lag af hjernen, der er ansvarlig for behandling af sprog, sensorisk information, tanke, hukommelse og bevidsthed. Disse blev sammenlignet med 25 megaparsec (1 parsec = ca. 3.26 lysår) tykke “skiver” af universet taget fra et computersimuleret volumen på 1 million kubik megaparsecs plads. Skiverne af hjerne og univers er relativt sammenlignelige i tykkelse, da begge er 27 størrelsesordener i størrelse forskellige fra hinanden.
afhængigt af skalaen blev skiverne undersøgt – ligheden i strukturen var ikke altid tydelig. Men ved 40 gange forstørrelse i hjernevævet begyndte forskerne at se ligheder i struktur. 40 gange forstørrelse repræsenterer en skala på 0,01-1,6 mm i hjernen og 1-100 megaparsecs i universet. Her ser det neuronale netværk ud som galaksehobe. Desuden kan ligheden mellem netværkene måles objektivt og sammenlignes ved hjælp af to teknikker. Den første er “netværksgradscentralitet”, der måler længderne af netværksforbindelserne og graden af forbindelse i et givet netværk. Kernen eller midten af en neuron er meget mindre i radius end længden af forbindelsesaksioner og dendritter. Tilsvarende er galaksehobe meget mindre i radius end længden af forbindelsesfilamenter. Den anden metode til objektivt at sammenligne begge netværk er “klyngekoefficient”, der kvantificerer mængden af struktur ved siden af hver forbindelsesknude (neuron eller galakse klynge) og sammenligner denne struktur med et tilfældigt punkt i netværket. Denne sammenligning kontrasterer organisation vs tilfældighed i begge netværk.
anvendelse af teknikkerne på disse skalaer fandt Vass og Feletti “bemærkelsesværdige” ligheder mellem både hjernen og universet. De fandt også, at netværkene var mere som hinanden end andre biologiske og fysiske strukturer, herunder trægrene, dynamikken i skydannelse eller vandturbulens. Disse andre strukturer er fraktale i naturen. Fraktale mønstre gentager sig selv og ser ens ud, uanset hvilken skala du observerer dem. I modsætning hertil ser universet helt anderledes ud på mindre end større skalaer. Galakser og solsystemer ligner ikke det kosmiske net, de skaber. Så også hjernen ligner ikke længere det neurale netværk, når det observeres i forskellige skalaer. Skala i sig selv kan være vigtig for oprettelsen af disse strukturer med hensyn til, hvordan de organiserer sig.
forskerne konkluderer deres fund “antyder, at lignende netværkskonfigurationer kan komme ud af interaktionen mellem helt forskellige fysiske processer, hvilket resulterer i lignende niveauer af kompleksitet og selvorganisering på trods af den dramatiske forskel i rumlige skalaer i disse to systemer.”Med andre ord kan netværk som hjernen og universet dele lignende struktur, mens de er helt forskellige i størrelse og dannet af forskellige processer (gravity vs biology). Alligevel er det muligt, at noget fik både til at udvikle sig og vokse på en lignende måde.
forskerne bemærkede to andre interessante ligheder mellem hjernen og det kosmiske væv. Den første var sammensætningsforhold. Hjernen er 77% vand, mens den kosmiske bane på samme måde er cirka 73% mørk energi. Vand og mørk energi er ikke en del af selve netværket, men betragtes som “passivt materiale” eller passiv energi. Tilstedeværelsen og forholdet mellem passivt materiale/energi kan være relevant for, hvordan disse netværk dannes. En anden fascinerende lighed er, at mængden af computerdata, der kræves for at kortlægge de simulerede Universmodeller, kan sammenlignes med de teoretiske hukommelseslagringsgrænser for den menneskelige hjerne. Mellem 1-10 Petabyes (1 Petabyte = 1000 Terrabytes) data er nødvendige for at simulere udviklingen af det observerbare univers i skalaer, hvor det kosmiske væv bliver tydeligt. Estimater på den samlede lagerkapacitet i den menneskelige hjerne er omkring 2,5 petabyte. Et menneske kunne så teoretisk gemme en god del af det observerbare universs struktur…inde i deres hjerne. Eller, endnu mere forbløffende at overveje, det kosmiske Net kunne teoretisk gemme dataene fra en levetid på menneskelige oplevelser.
fjerneste galakser, der nogensinde er afbildet. – NASA / ESA
ud over ligheder er der forskelle mellem Det kosmiske væv og hjernen. Mens de anvendte hjerneprøver var fra hjernebarken, er hele hjernen ikke ensartet. Forskellige dele af hjernen er struktureret til forskellige formål, mens et nøglefunktion i universet er dets ensartethed i næsten alle retninger. Forbindelser mellem neuroner i hjernen er til transmission af sensorisk information, mens links i universet transmitterer energi og stof alene. Feletti håber, at deres forskning vil inspirere udviklingen af mere kraftfulde algoritmer til at opdage endnu flere ligheder mellem hjernen og universet. Måske lærer vi om de forhold, der får to netværk født ud af helt forskellige processer til at ligne hinanden så tæt.
vi har hørt Carl Sagan beskrive, hvordan vores kroppe bogstaveligt talt er lavet af stjerner. Nu begynder vi at forstå, at vores hjerner også kan være mønstrede som dem. Et helt univers af forbindelser er i dit sind – et univers i et univers-og det ene er i stand til at nå ud til det andet, der gav anledning til det. Milliarder af neuroner rører milliarder af stjerner – helt sikkert åndelige.
mere at udforske:
de faktiske simulerede universbilleder anvendt i forskningen: https://cosmosimfrazza.myfreesites.net/cosmic-web-and-brain-network-datasets
ligner den menneskelige hjerne universet? / EurekAlert! Videnskabsnyheder
som ovenfor som nedenfor kunstudstilling
hvordan din hjerne er som det kosmiske Net (nautil.us)
udforskning af forbindelser mellem kosmos & sind gennem seks interaktive kunstinstallationer I “som ovenfor som nedenfor “(arxiv.org)
spørg Ethan: er universet i live? (forbes.com)
hvor stort er universet? – Univers i dag
hvordan filamenter væves ind i den kosmiske bane (arxiv.org)
Vandmandssimuleringsvideo til mørkt stof-ESO
