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美國《自然》雜誌:宇宙是個超級大腦

  印度神話中對於世界有個有意思的說法,認為整個世界只是梵天神的一個夢,梵天一醒,世界就會不複存在。也就是說,我們所處的世界源自神的大腦。那麼,我們的大腦中和宇宙是什麼樣的關係呢?

  《紐約時報》刊登的2張照片,一張是老鼠的腦細胞(左),一張是宇宙(右)。早期宇宙中星系互連關係,和大腦神經元相互連接,幾乎無法分辨兩張圖之間的不同,大腦細胞與整個宇宙擁有一樣的結構。 

大腦細胞和宇宙照片

  無獨有偶,雜誌編輯和作家朱迪思‧霍珀(Judith Hopper)和她的先生迪克‧特瑞西(Dick Teresi)合寫的《三磅宇宙》(Three Pound Universe),把人腦比作三磅重的宇宙。在書的第33頁,有兩張圖片,一張是大腦皮層,一張是宇宙暗物質,這兩張圖片也是驚人的相似;說明大腦就像一個微縮宇宙,而宇宙則是一巨型的大腦。

大腦皮層  

  宇宙暗物質

  這些研究發現至今仍被不斷報道與關注,似乎預示著科學領域的巨大突破。如果這些發現最終被完全證實,那將徹底改變人們對宇宙、對人體、對生命以及對人和宇宙之關係的認識。

  全息照片 論證宇宙的不可分性

  什麼是全息呢?比如一張照片,裡面有一個人像;如果我們把這照片切成兩半,從任何一半中我們都能看到原先完整的人像;如果我們再把它撕成許多許多的碎片,我們仍能從每塊小碎片中看到完整的影像。這樣的照片就叫全息照片。

  全息論的核心思想是,宇宙是一個不可分割的、各部份之間緊密關聯的整體,任何一個部份都包含整體的信息。全息理論很好地解釋了超距作用的原理。大衛‧波姆曾闡述說,獨立存在的事物展開來所看到的秩序之下其實存在著一種不可分的整體的有序性。這一整體與各個展開的個體同時共存。所以宇宙就如同一張巨大的全息圖,它的各個部份既包含於整體之中,而整體亦包含於個體之中。身體中的每一個細胞都隱含這整個宇宙。

  克里斯托弗·科赫(Christof Koch,美國加州理工學院認知和行為生物學教授,《意識探秘》、《意識與腦》等書的作者)是意識和人類大腦領域的先驅研究者,他對大腦的稱呼:“已知宇宙中最複雜的結構”,相當有名。我們不難發現為什麼會有這樣的說法。人類的大腦擁有1000億個神經元和100萬億個連接點,著實是一個令人眩暈的複雜物體。

星系的分布像極了神經之間的關係

  我們不禁會思考:難道宇宙也是一個大腦?

  所以,我們——其實是我們中的天體物理學家和神經科學家——聯合起來,對星系網絡和神經網絡的複雜性進行了定量的比較。比較產生的第一個結果令人驚訝:不僅宇宙網絡和大腦具有相似的複雜程度,而且它們的結構也具有相似性。 

  事實上,宇宙網絡與人腦的相似性比與內部的星系更高,換句話說,神經元網絡與宇宙網絡要比與宇宙網絡的某一內部結構更相似,這是一個值得深思的事實。儘管二者在基質、物理機能和大小上存在著巨大的差異,但結合信息理論工具來看,人類的神經網絡和星系之間的宇宙網絡的確有著驚人的相似之處。 

  這一事實告訴我們,這兩種系統中湧現的現象有什麼物理學意義嗎?也許吧。但我們必須對這些發現持保留態度。我們的分析僅限於用非常不同的測量技術研究很小的樣本。

  此外,我們的分析並沒有指出這些系統之間的動態相似性。在這兩個系統中建立隨時間跨越空間規模的信息模型是接下來需要研究的關鍵問題。對宇宙網絡,這種模擬已經是可以通過數值模擬進行預估。對於人類的大腦,我們必須依賴更多的全球樣本估算,通常是由小樣本測出,然後按比例放大。在不久的將來,我們的目標是在更複雜的人腦數值模型中測試這些概念。

  像人類大腦工程(Human Brain Project)這樣的項目都旨在模擬整個人類的神經網絡,而Square Kilometer Array是射電天文學領域(radio astronomy)裡最大的企業,它將幫助我們填補這些細節,並讓大家了解,宇宙是否比我們想象得更驚人。

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