”tiede ei ole ainoastaan sopusoinnussa hengellisyyden kanssa; se on syvällinen hengellisyyden lähde. Kun tunnistamme paikkamme valovuosien suunnattomuudessa ja aikojen kuluessa, kun käsitämme elämän monimutkaisuuden, kauneuden ja hienovaraisuuden, silloin tuo huimaava tunne, tuo riemun ja nöyryyden tunne yhdistettynä, on varmasti hengellinen.”- Carl Sagan ” Demonien Riivaama Maailma.”
opiskellessani maailmankaikkeutta olen tuntenut hengellisiä hetkiä, kuten Sagan niitä kuvailee, kun ymmärrän paremmin yhteyteni laajempaan kaikkeen. Kuten silloin, kun sain tietää, että minut on kirjaimellisesti tehty tähtien tuhkasta – atomit ruumiissani leviävät ikuiseen eetteriin supernovien kautta. Toinen henkinen hetki oli nähdä tämä kuva ensimmäistä kertaa:
aivojen hermosolu, jossa on galaksijoukkoja ja niihin kytkeytyneitä aineen ja pimeän aineen rihmastoja. Yhdennäköisyys on heti selvä. Mitä se tarkoittaa? Päässäsi voi olla kokonainen universumi. Mutta kuvien samankaltaisuus voisi olla yksinkertaisesti apofenian tapaus-hahmottaa yhdennäköisyyttä siellä, missä sitä ei todellisuudessa ole. Miten nämä kaksi asiaa voivat loppujen lopuksi olla samanlaisia, kun otetaan huomioon niiden suuri mittakaavaero? Mutta entä jos aivojen neuroniverkostojen ja kosmoksen galaksiverkostojen välisen visuaalisen samankaltaisuuden lisäksi objektiivisella mittauksella voitaisiin verrata, kuinka samanlaisia ne todella ovat? Sen Franco Vazza (astrofyysikko Bolognan yliopistossa) ja Alberto Feletti (neurokirurgi Veronan yliopistossa) päättivät löytää yhdistämällä molemmat tieteenalansa julkaisua varten ”Frontiers of Physics.”
galaksien välinen linkki
ihmisaivot ovat kirjaimellisesti yksi maailmankaikkeuden monimutkaisimmista tunnetuista rakenteista-joka on itse suurin kaikista kompleksisuuksista. Aivoissasi on noin 80 miljardia hermosolua – soluja, jotka käsittelevät aisteista tulevaa syötettä ja lähettävät signaaleja elimistöösi hermoston kautta. Neuronit ovat myös verkottuneita ja kommunikoivat keskenään aksioneiksi ja dendriiteiksi kutsuttujen yhteyksien kautta. Neuronien välillä on noin 100 biljoonaa yhteyttä, jotka muodostavat hermoverkon, joka luo sinut.
– Patrick Hsieh CC BY-SA 4.0
Universumikin on verkottunut. Vaikka voimme ajatella avaruutta esineinä, joita erottaa … avaruus, se ei pidä täysin paikkaansa. Maailmankaikkeutta, jonka näemme tieteellisillä laitteillamme, kutsutaan ”havaittavaksi Universumiksi”, jonka läpimitta on noin 90 miljardia valovuotta ja joka sisältää satojen miljardien tai muutamien biljoonien galaksien luokkaa. Nämä galaksit, kuten Linnunratamme, miljardien tähtien kokoelmat, ovat itse ryhmittyneet galaksijoukoiksi. Linnunratamme kuuluu ”Paikalliseen ryhmään”, joka sisältää viereiset Andromeda-ja Triangulumgalaksit sekä 50 muuta galaksia. Nämä galaksit ovat puolestaan osa suurempaa ryhmää, jota kutsutaan Neitsyen Superklusteriksi. Ryhmien ja klustereiden välissä oleva tila ei ole tyhjä, vaan sen sijaan on sekä tavallisen että pimeän aineen yhdistäviä säikeitä, jotka ulottuvat miljoonia valovuosia. Tällä tavoin maailmankaikkeutta voidaan ajatella jättiläismäisenä galaksijoukkojen verkostona, jotka kaikki liittyvät toisiinsa samalla tavalla kuin aivojen hermoverkot. Tuota verkkoa kutsutaan kosmiseksi verkoksi.
maailmankaikkeudessa
tutkimus kvantitoitavien yhtäläisyyksien löytämiseksi molempien verkkojen välillä syntyi neurotieteen ja astrofysiikan kumppanuudessa. Käyttäen tekniikoita ja työkaluja molemmilta tieteenaloilta, Vazz ja Feletti tarkastelivat näitä kahta verkkoa löytääkseen kvantitoitavia yhtäläisyyksiä koetun visuaalisen samankaltaisuuden lisäksi. Olivatko nämä verkot vertailukelpoisia, ja jos olivat, mitä se tarkoittaa?
tutkijat käyttivät 4 mikrometrin paksuisia viipaleita ihmisen aivokuoresta-aivojen uloimmasta kerroksesta, joka vastaa kielen, aistitiedon, ajatuksen, muistin ja tietoisuuden prosessoinnista. Näitä verrattiin 25 megaparsekiin (1 parsek = n. 3.26 valovuotta) paksuja ”viipaleita” maailmankaikkeudesta, jotka on otettu tietokoneella simuloidusta 1 miljoonan kuutiometrin avaruuden tilavuudesta. Aivojen ja maailmankaikkeuden viipaleet ovat paksuudeltaan suhteellisen vertailukelpoisia, kun otetaan huomioon, että molemmat ovat kooltaan 27 suuruusluokkaa, jotka eroavat toisistaan.
– Vazza F ja Feletti a (2020)
mittakaavasta riippuen viipaleita tutkittiin – rakenteen samankaltaisuus ei aina näkynyt. Aivokudoksen 40-kertaisella suurennoksella tutkijat alkoivat kuitenkin nähdä rakenteissa yhtäläisyyksiä. 40x suurennus tarkoittaa aivoissa asteikkoa 0,01-1,6 mm ja maailmankaikkeudessa 1-100 megaparsekia. Tässä neuroniverkko näyttää galaksijoukoilta. Lisäksi verkkojen samankaltaisuutta voidaan objektiivisesti mitata ja verrata kahdella tekniikalla. Ensimmäinen on ”network degree centrality”, joka mittaa verkkoyhteyksien pituuksia ja liitettävyysastetta tietyssä verkossa. Hermosolun Tuma eli keskusta on säteeltään paljon pienempi kuin liitosaksioiden ja dendriittien pituus. Vastaavasti galaksijoukot ovat säteeltään paljon pienempiä kuin liitosfilamenttien pituus. Toinen tapa objektiivisesti vertailla molempia verkkoja on” klusterointikerroin”, joka kvantifioi kunkin yhteyssolmun (neuroni-tai galaksiklusteri) viereisen rakenteen määrän ja vertaa tätä rakennetta verkon satunnaiseen pisteeseen. Tämä vertailu asettaa vastakkain organisaation vs satunnaisuuden molemmissa verkoissa.
soveltaen tekniikoita näillä asteikoilla Vazz ja Feletti löysivät ”merkittäviä” yhtäläisyyksiä sekä aivojen että maailmankaikkeuden välillä. He havaitsivat myös, että verkot muistuttivat enemmän toisiaan kuin muut biologiset ja fysikaaliset rakenteet, kuten puiden oksat, pilvien muodostumisen dynamiikka tai veden turbulenssi. Nämä muut rakenteet ovat luonteeltaan fraktaaleja. Fraktaalikuviot ovat itseään toistavia ja näyttävät samoilta riippumatta siitä, missä mittakaavassa niitä havainnoi. Sen sijaan maailmankaikkeus näyttää pienemmissä kuin suuremmissa mittakaavoissa täysin erilaiselta. Galaksit ja aurinkokunnat eivät muistuta luomaansa kosmista verkkoa. Samoin aivot eivät enää muistuta hermoverkkoa, kun niitä tarkkaillaan eri mittakaavoissa. Mittakaava itsessään saattaa olla tärkeä näiden rakenteiden luomisessa niiden järjestäytymisen kannalta.
tutkijat päättelevät havaintojensa ” vihjaavan siihen tosiasiaan, että täysin erilaisten fysikaalisten prosessien vuorovaikutuksesta voi syntyä samanlaisia verkkokonfiguraatioita, jotka johtavat samanlaiseen kompleksisuuteen ja itseorganisoitumiseen, vaikka näiden kahden järjestelmän avaruudellisissa asteikoissa on dramaattinen ero.”Toisin sanoen, verkostot kuten aivot ja maailmankaikkeus voivat jakaa samanlaisen rakenteen samalla kun ne ovat täysin eri kokoisia ja muodostuvat eri prosesseista (painovoima vs. biologia). Silti on mahdollista, että jokin sai sekä kehittymään että kasvamaan samalla tavalla.
tutkijat havaitsivat kaksi muuta mielenkiintoista yhtäläisyyttä aivojen ja kosmisen verkon välillä. Ensimmäinen oli sommittelun suhdeluvut. Aivot ovat 77% vettä, kun vastaavasti kosminen verkko on noin 73% pimeää energiaa. Vesi ja pimeä energia eivät kuulu itse verkostoon, vaan niitä pidetään ”passiivisena materiaalina” tai passiivisena energiana. Passiivisen materiaalin ja energian läsnäololla ja suhteella voi olla merkitystä näiden verkkojen muodostumisessa. Toinen kiehtova yhtäläisyys on se, että simuloitujen universumimallien kartoittamiseen tarvittavan tietokonedatan määrä on verrattavissa ihmisaivojen teoreettisiin muistin tallennusrajoihin. Välillä 1-10 Petabyes (1 Petabyte = 1000 Terrabytes) dataa tarvitaan simuloida evoluutio havaittavan maailmankaikkeuden asteikoilla, joissa kosminen Web tulee näkyviin. Arviot ihmisaivojen kokonaisvarastokapasiteetista ovat noin 2,5 petatavua. Ihminen voisi teoriassa varastoida suuren osan universumin rakenteesta-aivoihinsa. Tai Vielä hämmästyttävämpää on ajatella, että kosminen verkko voisi teoriassa tallentaa tiedot ihmisen eliniän kokemuksista.
kaukaisinta koskaan kuvattua galaksia. – NASA / ESA
yhtäläisyyksien lisäksi kosmisen verkon ja aivojen välillä on eroja. Vaikka käytetyt aivonäytteet olivat aivokuoresta, koko aivot eivät ole yhtenäiset. Aivojen eri osat rakentuvat eri tarkoituksiin, kun taas kaikkeuden keskeinen piirre on sen yhdenmukaisuus lähes kaikkiin suuntiin. Aivojen hermosolujen väliset linkit ovat aistien tiedon välittämistä varten, kun taas universumissa olevat linkit välittävät energiaa ja ainetta yksin. Vazz ja Feletti toivovat, että heidän tutkimuksensa inspiroisi tehokkaampien algoritmien kehittämistä löytämään vielä enemmän yhtäläisyyksiä aivojen ja maailmankaikkeuden välillä. Ehkä saamme tietää olosuhteista, jotka saavat kaksi täysin eri prosesseista syntynyttä verkostoa muistuttamaan toisiaan niin läheisesti.
olemme kuulleet Carl Saganin kuvailevan, kuinka kehomme on kirjaimellisesti tehty tähdistä. Nyt alamme ymmärtää, että aivomme saattavat olla myös samanlaisia kuin ne. Mielessäsi on kokonainen universumi yhteyksiä – universumin sisällä oleva universumi-ja sellainen, joka pystyy tavoittamaan sen synnyttäneen toisen. Miljardit hermosolut koskettavat miljardeja tähtiä-varmasti hengellisiä.
lisää tutkittavaa:
tutkimuksessa käytetyt todelliset simuloidut universumikuvat: https://cosmosimfrazza.myfreesites.net/cosmic-web-and-brain-network-datasets
muistuttavatko ihmisaivot maailmankaikkeutta? – Heurekalert! Science News
as Above As Below Art Exhibition
How your Brain Is Like the Cosmic Web (nautil.us)
kosmoksen yhteyksien tutkiminen & mieli kuuden interaktiivisen Taideinstallaation kautta teoksessa ”As Above As Below” (arxiv.org)
Kysy Ethanilta: onko itse maailmankaikkeus elossa? (forbes.com)
kuinka suuri maailmankaikkeus on? – Maailmankaikkeus nykyään
kuinka filamentit kudotaan kosmiseen verkkoon (arxiv.org)
Aquarius pimeän aineen Simulaatiovideo-ESO
