„nauka jest nie tylko zgodna z duchowością; jest głębokim źródłem duchowości. Kiedy rozpoznajemy nasze miejsce w nieskończoności lat świetlnych i w przemijaniu wieków, kiedy pojmujemy zawiłość, piękno i subtelność życia, to to wzniosłe uczucie, to poczucie uniesienia i pokory razem wzięte, jest z pewnością duchowe.”- Carl Sagan ” The Demon-Haunted World.”
poznając Wszechświat, czułem duchowe chwile, jak opisuje je Sagan, ponieważ lepiej rozumiem mój związek z szerszym wszystkim. Tak jak wtedy, gdy po raz pierwszy dowiedziałem się, że jestem dosłownie stworzony z popiołów gwiazd – Atomy w moim ciele rozprzestrzeniają się w eterze przez supernowe. Kolejnym duchowym momentem było ujrzenie tego obrazu po raz pierwszy:
neuron w mózgu zestawiony z gromadami galaktyk i ich połączonymi włóknami materii i ciemnej materii. Podobieństwo jest natychmiast jasne. Implikacja? Możesz mieć cały wszechświat w głowie. Ale podobieństwo między obrazami może być po prostu przypadkiem apofenii – postrzegania podobieństwa, w którym tak naprawdę nie ma żadnego. W końcu, jak te dwie rzeczy mogą być podobne, biorąc pod uwagę ogromną różnicę w skali między nimi? Ale co, jeśli poza wizualnym podobieństwem między sieciami neuronów w mózgu i sieciami galaktyk w kosmosie, obiektywny pomiar mógłby porównać, jak bardzo są one naprawdę podobne? To właśnie Franco Vazza (astrofizyk z Uniwersytetu w Bolonii) i Alberto Feletti (neurochirurg z Uniwersytetu w Weronie) postanowili odkryć połączenie obu swoich dyscyplin w publikacji „Frontiers of Physics.”
międzygalaktyczne ogniwo
ludzki mózg jest dosłownie jedną z najbardziej złożonych struktur znanych we wszechświecie – która sama w sobie jest największą ze wszystkich złożoności. Twój mózg ma około 80 miliardów neuronów-komórek, które przetwarzają sygnały od zmysłów i wysyłają sygnały do twojego ciała przez układ nerwowy. Neurony są również połączone w sieć, komunikując się ze sobą poprzez połączenia zwane aksjonami i dendrytami. Istnieje rzędu 100 bilionów połączeń między neuronami tworzącymi sieć neuronową, która tworzy to, kim jesteś.
– Patrick Hsieh CC BY-SA 4.0
Wszechświat jest również połączony w sieć. Choć możemy myśleć o przestrzeni jako o obiektach oddzielonych rozległymi połaciami … cóż … przestrzeni, to nie do końca tak jest. Wszechświat, który widzimy za pomocą naszego sprzętu naukowego, jest nazywany „obserwowalnym wszechświatem” o średnicy około 90 miliardów lat świetlnych i zawiera setki miliardów do kilku bilionów galaktyk. Galaktyki te, podobnie jak nasza Droga Mleczna, gromadzące miliardy gwiazd, same są zgrupowane w gromady galaktyk. Nasza Droga Mleczna jest częścią „Grupy Lokalnej”, która zawiera sąsiednie Galaktyki Andromedy i Triangulum, a także 50 innych galaktyk. Galaktyki te są z kolei częścią większej grupy zwanej Supergromadą Panny. Przestrzeń między grupami i gromadami nie jest pusta, ale raczej gospodarze łączące włókna zarówno zwykłej, jak i ciemnej materii, które rozciągają się przez miliony lat świetlnych. W ten sposób wszechświat może być postrzegany jako gigantyczna sieć gromad galaktyk połączonych ze sobą podobnie jak sieci neuronowe w mózgu. Ta sieć nazywa się Kosmiczna sieć.
Wszechświat we wszechświecie
badania mające na celu znalezienie wymiernych podobieństw między obiema sieciami narodziły się w partnerstwie między neurobiologią a astrofizyką. Używając technik i narzędzi z obu dyscyplin, Vazz i Feletti spojrzeli na te dwie sieci, aby znaleźć wymierne podobieństwa poza postrzeganym podobieństwem wizualnym. Czy te sieci były porównywalne, a jeśli tak, to co to oznacza?
naukowcy wykorzystali 4 mikrometrowe plastry kory ludzkiej-zewnętrznej warstwy mózgu, która jest odpowiedzialna za przetwarzanie języka, informacji sensorycznej, myśli, pamięci i świadomości. Porównywano je do 25 megaparseków (1 Parsek = ok. 3.26 lat świetlnych) grube „plastry” wszechświata pobrane z komputerowo symulowanej objętości 1 miliona megaparseków sześciennych przestrzeni. Plastry mózgu i wszechświata są stosunkowo porównywalne pod względem grubości, biorąc pod uwagę, że oba są o wielkości 27 rzędów wielkości różniące się od siebie.
– Vazza F i Feletti a (2020)
w zależności od skali przebadano plasterki – podobieństwo struktury nie zawsze było widoczne. Ale przy powiększeniu 40x w tkance mózgowej naukowcy zaczęli dostrzegać podobieństwa w strukturze. 40-krotne powiększenie reprezentuje skalę 0,01-1,6 mm w mózgu i 1-100 megaparseków we wszechświecie. Tutaj sieć neuronalna wygląda jak gromady galaktyk. Ponadto podobieństwo sieci można obiektywnie zmierzyć i porównać przy użyciu dwóch technik. Pierwszy to „network degree centrality”, który mierzy długość połączeń sieciowych i stopień łączności w danej sieci. Jądro lub środek neuronu ma znacznie mniejszy promień niż długość łączących się aksjonów i dendrytów. Podobnie gromady galaktyk mają znacznie mniejszy promień niż długość włókien łączących. Drugą metodą obiektywnego porównania obu sieci jest „współczynnik klastrowania”, który określa ilość struktury przylegającej do każdego węzła połączenia (neuronu lub gromady galaktyk) i porównuje tę strukturę do losowego punktu w sieci. Porównanie to kontrastuje organizację z losowością w obu sieciach.
stosując techniki w tych skalach, Vazz i Feletti odkryli „niezwykłe” podobieństwa między mózgiem a wszechświatem. Odkryli również, że sieci były bardziej do siebie podobne niż inne struktury biologiczne i fizyczne, w tym gałęzie drzew, dynamika tworzenia się chmur lub turbulencje wody. Te inne struktury mają charakter fraktalny. Wzory fraktalne powtarzają się samoistnie i wyglądają tak samo, niezależnie od tego, w jakiej skali je obserwujesz. Dla kontrastu, Wszechświat wygląda zupełnie inaczej w mniejszych niż większych skalach. Galaktyki i układy słoneczne nie przypominają kosmicznej sieci, którą tworzą. Tak więc mózg nie przypomina już sieci neuronowej, gdy jest obserwowany w różnych skalach. Sama skala może być ważna dla tworzenia tych struktur pod względem ich organizacji.
badacze podsumowując swoje odkrycia ” wskazują na fakt, że podobne konfiguracje sieci mogą wynikać z interakcji całkowicie różnych procesów fizycznych, co skutkuje podobnymi poziomami złożoności i samoorganizacji, pomimo dramatycznej rozbieżności w skalach przestrzennych tych dwóch systemów.”Innymi słowy, sieci takie jak mózg i Wszechświat mogą mieć podobną strukturę, a jednocześnie są zupełnie inne pod względem wielkości i tworzone przez różne procesy (grawitacja vs Biologia). Jednak możliwe, że coś spowodowało zarówno ewolucję, jak i wzrost w podobny sposób.
naukowcy zauważyli dwa inne interesujące podobieństwa między mózgiem a Kosmiczną siecią. Pierwszym z nich były proporcje składu. Mózg to 77% wody, podczas gdy kosmiczna sieć to około 73% ciemnej energii. Woda i ciemna energia nie są częścią samej sieci, ale są uważane za” materiał pasywny ” lub energię pasywną. Obecność i stosunek materiału pasywnego / energii może mieć znaczenie dla sposobu tworzenia się tych sieci. Drugim fascynującym podobieństwem jest to, że ilość danych komputerowych potrzebnych do mapowania symulowanych modeli wszechświata jest porównywalna z teoretycznymi limitami pamięci ludzkiego mózgu. 1-10 petabajtów (1 Petabajt = 1000 Terrabajtów) danych jest potrzebnych do symulacji ewolucji obserwowalnego wszechświata w skalach, w których kosmiczna sieć staje się widoczna. Szacunki dotyczące całkowitej pojemności ludzkiego mózgu wynoszą około 2,5 petabajtów. Człowiek mógłby teoretycznie przechowywać sporą część struktury obserwowalnego wszechświata … w swoim mózgu. Albo, jeszcze bardziej zdumiewające do rozważenia, kosmiczna sieć może teoretycznie przechowywać dane z życia ludzkich doświadczeń.
najbardziej odległych galaktyk, jakie kiedykolwiek zobrazowano. – NASA/ESA
oprócz podobieństw, istnieją różnice między Kosmiczną siecią a mózgiem. Podczas gdy próbki mózgu pochodzą z kory mózgowej, cały mózg nie jest jednolity. Różne części mózgu są skonstruowane do różnych celów, podczas gdy kluczową cechą wszechświata jest jego jednolitość w prawie wszystkich kierunkach. Połączenia między neuronami w mózgu służą do przekazywania informacji sensorycznej, podczas gdy połączenia we wszechświecie przekazują energię i materię. Vazz i Feletti mają nadzieję, że ich badania zainspirują rozwój potężniejszych algorytmów, aby odkryć jeszcze więcej podobieństw między mózgiem a wszechświatem. Być może dowiemy się o warunkach, które powodują, że dwie sieci zrodzone z zupełnie różnych procesów tak bardzo się do siebie przypominają.
słyszeliśmy, jak Carl Sagan opisuje, jak nasze ciała są dosłownie zbudowane z gwiazd. Teraz zaczynamy rozumieć, że nasze mózgi mogą być również wzorowane na nich. Cały wszechświat połączeń jest w twoim umyśle-wszechświat wewnątrz wszechświata – i jeden jest w stanie dotrzeć do drugiego, który dał początek temu. Miliardy neuronów dotykających miliardów gwiazd-z pewnością duchowych.
więcej do zbadania:
rzeczywiste symulowane obrazy wszechświata użyte w badaniach: https://cosmosimfrazza.myfreesites.net/cosmic-web-and-brain-network-datasets
czy ludzki mózg przypomina Wszechświat? EurekAlert! Wiadomości naukowe
jak wyżej jak poniżej Wystawa Sztuki
jak Twój mózg jest jak kosmiczna sieć (nautil.us)
odkrywanie powiązań między kosmosem & umysłem poprzez sześć interaktywnych instalacji artystycznych w „jak wyżej jak poniżej” (arxiv.org
zapytaj Ethana: czy sam wszechświat żyje? (forbes.com
jak duży jest wszechświat? – Universe Today
jak włókna są wplecione w Kosmiczną sieć(arxiv.org
Aquarius Dark Matter Simulation Video-ESO
