«Vitenskap er ikke bare forenlig med åndelighet; Det er en dyp kilde til åndelighet. Når vi gjenkjenner vår plass i en uendelighet av lysår og i tidenes gang, når vi forstår livets intricacy, skjønnhet og subtilitet, så er den svevende følelsen, den følelsen av elation og ydmykhet kombinert, sikkert åndelig.»- Carl Sagan » Den Demon-Hjemsøkte Verden.»
Når Jeg Har Lært om Universet, har Jeg følt åndelige øyeblikk, Som Sagan beskriver dem, da jeg bedre forstår min forbindelse til det bredere alt. Som da jeg først lærte at jeg bokstavelig talt var laget av asken av stjernene-atomene i kroppen min spredte seg til den evige eter av supernovaer. Et annet åndelig øyeblikk var å se dette bildet for første gang:
et nevron i hjernen sidestilt med klynger av galakser og deres tilkoblede filamenter av materie og mørk materie. Likheten er umiddelbart klar. Implikasjonen? Du kan ha et helt univers i hodet ditt. Men likheten mellom bildene kan ganske enkelt være et tilfelle av apophenia-oppfattende likhet der ingen faktisk eksisterer. Tross alt, hvordan kan disse to tingene være like gitt den store forskjellen i skala mellom dem? Men hva om utover den visuelle likheten mellom nettene av nevroner i hjernen og nettene av galakser i Kosmos, kan en objektiv måling sammenligne hvor like de egentlig er? Det var Det Franco Vazza (astrofysiker ved Universitetet I Bologna) og Alberto Feletti (nevrokirurg Ved Universitetet I Verona) satte seg for å oppdage å kombinere begge sine disipliner for en publikasjon i » Frontiers Of Physics.»
En Intergalaktisk Lenke
den menneskelige hjerne er bokstavelig talt en Av De mest komplekse strukturer som er kjent I Universet-som i seg selv er den største av all kompleksitet. Hjernen din har ca 80 milliarder nevroner-cellene som behandler innspill fra sansene og sender signaler til kroppen din gjennom nervesystemet. Neuroner er også nettverk, kommuniserer til hverandre gjennom forbindelser som kalles aksioner og dendriter. Det er i størrelsesorden 100 billioner forbindelser mellom nevroner som danner det nevrale nettverket som skaper hvem du er.
-Patrick HSIEH CC BY-SA 4.0
Universet er også nettverk. Mens vi kanskje tenker på rom som objekter skilt av store områder av … vel … plass,er det ikke helt tilfelle. Universet vi ser med vårt vitenskapelige utstyr er referert til som det» Observerbare Universet » omtrent 90 MILLIARDER lysår i diameter og inneholder i størrelsesorden hundrevis av milliarder til noen få billioner galakser. Disse galakser, som Vår Melkevei, samlinger av milliarder stjerner, er selv gruppert i galakse-klynger. Melkeveien er en del Av Den «Lokale Gruppen» som inneholder Nabogalaksene Andromeda og Triangulum samt 50 andre galakser. Disse galaksene er igjen en del av En større gruppe Kalt Virgo Supercluster. Rommet mellom grupper og klynger er ikke tomt, men heller verter som forbinder filamenter av både vanlig og mørk materie som strekker seg i millioner av lysår. På Denne måten kan Universet betraktes som et gigantisk nettverk av galakse-klynger som alle er sammenkoblet på samme måte som nevrale nettverk i hjernen. Dette nettverket kalles Det Kosmiske Nettet.
Et Univers I Et Univers
forskningen for å finne kvantifiserbare likheter mellom begge nettverkene ble født i et partnerskap mellom nevrovitenskap og astrofysikk. Ved hjelp av teknikker og verktøy fra begge disipliner, så Vazz og Feletti på disse to nettverkene for å finne kvantifiserbare likheter utover den oppfattede visuelle likheten. Var disse nettverkene sammenlignbare, og i så fall hva betyr det?
forskerne brukte 4 mikrometer tykke skiver av den menneskelige cortex – det ytre laget av hjernen som er ansvarlig for behandling av språk, sensorisk informasjon, tanke, minne og bevissthet. Disse ble sammenlignet med 25 megaparsek (1 parsek = ca. 3.26 lysår) tykke» skiver » Av Universet tatt fra et datasimulert volum på 1 million kubiske megaparseker av rom. Skiver av hjernen og Universet er relativt sammenlignbare i tykkelse da gitt at begge er 27 størrelsesordener i størrelse forskjellig fra hverandre.
avhengig av skalaen ble skivene undersøkt-likheten i strukturen var ikke alltid åpenbar. Men ved 40x forstørrelse i hjernevævet begynte forskerne å se likheter i struktur. 40x forstørrelse representerer en skala på 0,01-1,6 mm i hjernen og 1-100 megaparseker I Universet. Her ser det nevronale nettverket ut som galakse-klyngene. Videre kan likheten av nettverkene objektivt måles og sammenlignes ved hjelp av to teknikker. Den første er «network degree centrality» som måler lengden på nettverkstilkoblingene og graden av tilkobling i et gitt nettverk. Kjernen eller sentrum av et nevron er mye mindre i radius enn lengden på forbindelsesaksioner og dendritter. På samme måte er galaksehoper mye mindre i radius enn lengden på forbindelsesfilamenter. Den andre metoden for å objektivt sammenligne begge nettverkene er «clustering koeffisient» som kvantifiserer mengden av struktur ved siden av hver tilkobling node (neuron eller galakse klynge) og sammenligner denne strukturen til et tilfeldig punkt i nettverket. Denne sammenligningen kontraster organisasjon vs tilfeldighet i begge nettverk.
Ved Å Anvende teknikkene på disse skalaene fant Vazz og Feletti «bemerkelsesverdige» likheter mellom både hjernen og Universet. De fant også at nettverkene var mer som hverandre enn andre biologiske og fysiske strukturer, inkludert tregrener, dynamikken i skyformasjonen eller vannturbulens. Disse andre strukturer er fraktal i naturen. Fractal mønstre er selv-repeterende og ser det samme uansett hvilken skala du observere dem. Derimot Ser Universet helt annerledes ut på mindre enn større skalaer. Galakser og solsystemer ligner ikke Den Kosmiske Banen de lager. Så også hjernen ligner ikke lenger det nevrale nettverket når det observeres i forskjellige skalaer. Skala i seg selv kan v re viktig for etableringen av disse strukturene i forhold til hvordan de organiserer seg.
forskerne konkluderer med sine funn «hint på det faktum at lignende nettverkskonfigurasjoner kan dukke opp fra samspillet mellom helt forskjellige fysiske prosesser, noe som resulterer i lignende nivåer av kompleksitet og selvorganisasjon, til tross for den dramatiske forskjellen i romlige skalaer av disse to systemene.»Med andre ord, nettverk som hjernen og Universet kan dele lignende struktur mens de er helt forskjellige i størrelse og dannet av forskjellige prosesser (gravity vs biology). Likevel er det mulig at noe forårsaket både å utvikle seg og vokse på en lignende måte.
forskerne bemerket to andre interessante likheter mellom hjernen og Det Kosmiske Nettet. Den første var sammensetningsforhold. Hjernen er 77% vann, Mens Den Kosmiske Banen er omtrent 73% mørk energi. Vann og mørk energi er ikke en del av nettverket selv, men betraktes som «passivt materiale» eller passiv energi. Tilstedeværelsen og forholdet mellom passivt materiale/energi kan være relevant for hvordan disse nettverkene dannes. En annen fascinerende likhet er at mengden data som kreves for å kartlegge de simulerte Universemodellene, er sammenlignbar med de teoretiske minnelagringsgrensene til den menneskelige hjerne. Mellom 1-10 Petabyes (1 Petabyte = 1000 Terrabytes) av data er nødvendig for å simulere utviklingen av det observerbare Universet på skalaer hvor Kosmisk Web blir tydelig. Estimater på den totale lagringskapasiteten til den menneskelige hjerne er ca 2,5 Petabyte. Et menneske kan da teoretisk lagre en god del av Det observerbare Universets struktur…inne i hjernen deres. Eller, enda mer forbløffende å vurdere, Kan Den Kosmiske Nettet teoretisk lagre dataene fra en levetid for menneskelige erfaringer.
fjerneste galakser som noen gang er avbildet. – NASA/ESA
i tillegg til likheter er det forskjeller mellom Den Kosmiske Banen og hjernen. Mens prøvene av hjernen som ble brukt var fra cortex, er hele hjernen ikke ensartet. Ulike deler av hjernen er strukturert for ulike formål, mens En viktig funksjon I Universet er dens ensartethet i nesten alle retninger. Koblinger mellom nevroner i hjernen er for overføring av sensorisk informasjon mens koblinger i Universet overfører energi og materie alene. Vazz og Feletti håper deres forskning vil inspirere utviklingen av kraftigere algoritmer for å oppdage enda flere likheter mellom hjernen og Universet. Kanskje vi lærer om forholdene som fører til at to nettverk født ut av helt forskjellige prosesser ligner hverandre så tett.
Vi har hørt Carl Sagan beskrive hvordan kroppene våre bokstavelig talt er laget av stjerner. Nå begynner vi å forstå at hjernen vår kan være mønstret som dem også. Et helt univers av forbindelser er i tankene dine-et univers i et univers – og en i stand til å nå ut til den andre som ga opphav til det. Milliarder av nevroner som berører milliarder av stjerner-sikkert åndelig.
Mer Å Utforske:
de faktiske simulerte universets bilder som brukes i forskningen: https://cosmosimfrazza.myfreesites.net/cosmic-web-and-brain-network-datasets
ligner hjernen På Universet? EurekAlert! Science News
Som Over Som Under Kunstutstilling
Hvordan Hjernen Din Er Som Det Kosmiske Nettet (nautil.us)
Utforske Sammenhenger Mellom Kosmos & Mind Gjennom Seks Interaktive Kunstinstallasjoner i «As Above As Below» (arxiv.org)
Spør Ethan: Er Universet Selv I Live? (forbes.com)
Hvor Stort Er Universet? – Universet I Dag
Hvordan Filamenter Veves inn I Det Kosmiske Nettet (arxiv.org)
Vannmannen Simuleringsvideo For Mørk Materie – ESO
