Воспоминания могут храниться в структуре вселенной
Christof Koch, лихо назвал мозг «самым сложным объектом во вселенной.»
Но есть много других сложных объектов во вселенной.
Например, галактики могут группироваться в огромные структуры (называемые скоплениями, сверхскоплениями и филаментами), которые растягиваются на сотни миллионов световых лет. Граница между этими структурами и соседними участками пустого пространства, называемыми космическими пустотами, может быть чрезвычайно сложной.
Астрофизик и нейробиолог - объединили усилия, чтобы количественно сравнить сложность галактических и нейронных сетей.
Многие природные явления не одинаково сложны на всех уровнях.
Развивающаяся галактика не заботится о танце электронных орбиталей внутри атомов, и электроны движутся вокруг своих ядер независимо от галактической системы, в которой они находятся.
Вселенная содержит много систем, вложенных в системы, практически без взаимодействия в разных масштабах. Эта шкала сегрегации позволяет нам изучать физические явления, возникающие в их собственных естественных масштабах.
✔️ Строительными блоками космической сети являются самогравитирующие ореолы звезд, газа и темной материи (существование которых еще предстоит окончательно доказать). В общей сложности число галактик в наблюдаемой Вселенной должно быть порядка 100 миллиардов. Баланс между ускоряющимся расширением ткани пространства-времени и притяжением самогравитации придает этой сети форму паутины.
Обычная и темная материя конденсируются в нитевидные образования и на пересечениях этих нитей образуются скопления галактик, оставляя большую часть оставшегося объема в основном пустым.
Получающаяся структура выглядит неопределенно биологической.
Сила межзвездного магнитного поля:
сине-фиолетовая - области с низкой магнитной энергией, расположенные вдоль нитей космического полотна, в то время как оранжево-белые области показывают значительную магнитную энергию внутри гало и галактик. Временная эволюция внутренней части 10Mpc (сопутствующей) области в TNG100-1 от начала моделирования до z = 0.
✔️ Прямая оценка количества клеток или нейронов в мозге человека до недавнего времени не была доступна в литературе. Серое корковое вещество (представляющее более 80 процентов массы мозга) содержит около 6 миллиардов нейронов (19 процентов нейронов мозга) и почти 9 миллиардов не нейрональных клеток. Мозжечок имеет около 69 миллиардов нейронов (80,2 процента нейронов мозга) и около 16 миллиардов не нейрональных клеток.
Интересно, что общее количество нейронов в человеческом мозге приходится на тот же показатель, что и количество галактик в наблюдаемой вселенной.
- моделируемое распределение материи космической сети (слева);
- наблюдаемое распределение нейрональных тел в мозжечке (справа).
Является ли очевидное сходство только человеческой тенденцией воспринимать значимые закономерности в случайных данных (апофения)?
Нет.
Статистический анализ показывает, что эти системы действительно имеют количественное сходство.
Исследователи регулярно используют технику, называемую анализом спектра мощности, для изучения крупномасштабного распределения галактик. Спектр мощности изображения измеряет силу структурных колебаний определенного пространственного масштаба. Другими словами, он говорит нам, сколько высокочастотных и низкочастотных нот составляют специфическую пространственную мелодию каждого изображения.
Относительное распределение флуктуаций в двух сетях удивительно схожи.
Распределение флуктуаций в мозжечке в масштабах 0,1-1 мм напоминает распределение галактик на сотни миллиардов световых лет. В наименьших масштабах, доступных для микроскопических наблюдений (около 10 мкм), именно морфология коры больше соответствует галактике в масштабах в несколько сотен тысяч световых лет.
Для сравнения, спектры мощности других сложных систем (включая проецируемые изображения облаков, ветвей деревьев и турбулентности плазмы и воды) весьма отличаются от спектров космической сети.
Спектры мощности этих систем демонстрируют более резкую зависимость от масштаба, что может быть проявлением их фрактальной природы.
Это особенно поразительно для распределения ветвей на деревьях и в структуре облаков, которые хорошо известны как фрактальные системы с самоподобием в широком спектре масштабов.
С другой стороны, для сложной космической сети и человеческого мозга наблюдаемое поведение не является фрактальным, что можно интерпретировать как свидетельство появления масштабно-зависимых самоорганизующихся структур.
Как ни удивительно сравнение спектра мощности не говорит нам, являются ли эти две системы одинаково сложными. Практический способ оценки сложности сети состоит в том, чтобы измерить, насколько сложно предсказать ее поведение. Это можно определить количественно, посчитав, сколько битов информации необходимо для построения наименьшей возможной компьютерной программы, которая может выполнить такое предсказание.
✔️ Оценка сложности предсказать эволюцию космической сети предполагает, что для описания эволюции всей наблюдаемой части вселенной требуется от 1 до 10 петабайт данных. Вселенная в масштабе, где возникает ее самоорганизация (или, по крайней мере, ее моделируемый аналог).
✔️ Оценить сложность человеческого мозга гораздо сложнее, потому что глобальное моделирование мозга остается пока невыполнимой задачей.
Тем не менее, мы можем утверждать, что сложность пропорциональна интеллекту и познанию.
Основываясь на последнем анализе связности мозговой сети, можно предположить, что общий объем памяти мозга взрослого человека должен составлять около 2,5 петабайта.
Несмотря на необычайные различия в субстрате, физических механизмах и размерах, нейронная сеть человека и космическая сеть галактик, если рассматривать ее с помощью инструментов теории информации, поразительно похожи.
Сходство в объеме памяти означает, что весь объем информации, хранящейся в человеческом мозге (например, весь жизненный опыт человека), может быть закодирован в узоре галактик нашей вселенной.
Или, наоборот, вычислительное устройство с объемом памяти как у человеческого мозга может воспроизводить сложность, отображаемую вселенной в самых больших масштабах.
/Источник/