宇宙与人脑：惊人相似的发现

你可能经常听到这样的说法，宇宙就是一个生命体，星系就是这个生命体的细胞，恒星行星就是宇宙细胞最基本的粒子。虽然这个猜想没有任何科学依据，不过最近科学家们将人脑神经网络和宇宙星系网络进行了定量对比，还真发现这两个相差了10^27倍的系统之间存在大量令人震惊的相似之处。

这项研究来自博洛尼亚大学天体物理学家佛朗哥·瓦扎（FrancoVazza）和维罗纳大学神经外科医生阿尔贝托·费莱蒂（AlbertoFeletti），他们对这两个在规模上相差了27个数量级的网络进行了定量分析。结果表明，尽管调节宇宙星系和人脑神经元的物理力量之间有着显著而明显的差异，但这两个网络内部的连通性是按照相似的物理原理演化的，不同物理过程可以构建具有相似复杂度和自组织性的结构。

这是什么意思呢？看看下面这些比较，相信你也可能大吃一惊。

人脑是由近1000亿个神经元组成的复杂神经网络，这些神经元通过突触形成了100万亿个神经连接，塑造了人类的思想、感觉和情感；而可观测宇宙由大约1000亿个星系形成细丝，并在相交处形成星系团，最终形成了类似于神经网络的大尺度网络结构。

在人脑中，神经元占了大约25%的质量，剩下的75%是水——作用似乎只是承载这些它们组成星系恒星，形成了我们所有可见的物质世界，而剩余的70%是暗能量，似乎只是通过排斥性的引力维持着宇宙的动态平衡。

由于这两个系统具有如此惊人的相似特征，研究人员将大脑皮层及小脑的部分，与模拟的宇宙星系网络进行了对比，测量了这两个系统中微小物质波动的强度，计算了两个系统的功率谱密度。结果表明，大脑在1微米到0.1毫米的尺度上，与宇宙在500万光年到5亿光年尺度上的物质波动是相似的。

惊讶于这两个系统的功率谱如此匹配，科学家们又比较了其它复杂系统的功率谱，比如树的分枝、云层及水中的湍流，结果都和神经元及宇宙的功率谱完全不相吻合。然而功率谱并不能暗示系统的复杂性，研究人员因而又比较了两个网络中每个节点的平均连接数，以及它们是如何形成节点的，虽然作用于大脑和宇宙的物理力量差异如此之大，但两个网络之间的连通性却按照相似的物理原理在演化，它们的结构参数竟然出乎意料的一致！

当然，虽然我们的大脑和宇宙有如此众多的相似之处，神经元和星系连接的方式和演化看起来也差不多，但我们并不能简单地将单个神经元和单个星系、恒星简单地联系起来，只有在两个系统的特定规模上，才会出现这些相似性。

所以你要是简单地得出一个结论，宇宙就是某个巨大生物体的大脑，甚至宇宙本身就是一个生物体，这是根本没有什么意义的。人类的认知有一个视界，对于超过所有人认知视界范围的事物，如果你能通过某种大家都能接受的科学方法将其连接到我们的认知视界内，那么你就取得了重大的科学突破，比如爱因斯坦的相对论以及量子力学理论；而如果只是你自己在那儿空想、遐想，没有任何科学方法能将它和人类的认知视界联系起来，那么它要么是受人喜爱和尊重的科幻——前提是你明确自己是在写小说，要么它就是臆想——你非要用一堆独创的连自己都不懂的貌似科学的术语堆砌出所谓的研究，又到处叫嚷自己搞出了宇宙级的研究成果的话。

这项研究发表在11月16日《物理学前沿》上。

论文：

Frontiers in Physics: The Quantitative Comparison Between the Neuronal Network and the Cosmic Web，2020年11月16日