光譜密度是什麼

宇宙一個令人驚訝的神秘之處就是，它的形狀和圖案可以在截然不同的環境中找到。比如在人類的耳蝸和螺旋星系中都可以看到類似的螺旋形狀，中子星的外殼和人體細胞膜有相同形狀，閃電分支和人體靜脈網路的幾何形狀相似等等。因此有人提出，整個宇宙其實就是個巨大的生命體或宇宙存在意識之類說法。當然，這些說法只是一個腦洞。但有科學家表示，人腦和宇宙的相似，並不是什麼巧合。

發表於《物理學前沿》的一項大膽研究報告顯示，義大利博洛尼亞大學的天體物理學家佛朗哥·瓦扎（Franco Vazza）與維羅納大學的神經外科醫生阿爾貝託·費萊蒂（Alberto Feletti）透過定量分析和比較了科學中兩個最複雜的系統：人類大腦神經元網路與宇宙中的星系宇宙網路，結果這這兩者明明是完全不同的物理過程，但卻形成了非常相似、不可思議的複雜組織結構。

其實兩人在2017年發表一篇研究：銀河系的恆星、星系、星系群、星系團可以分為數以億計光年的巨大結構，它們都不是漫無目的分佈，而是在大尺度結構下井然有序的成長。這些結構與相鄰的空白空間（稱為宇宙空隙/空洞）之間的邊界可能非常複雜，重力將這些邊界處的物質加速到每秒數千公里的速度，從而在星際氣體中產生衝擊波和湍流。

同時重力促使一般物質與暗物質聚結成團塊與絲線，構成一個有結有線的“宇宙網”，結與結之間又透過細絲相連。這不禁讓人開始思考：它比人類的大腦還複雜嗎？

我們都知道，人腦裡有將近700億個神經元組成1千兆個神經連線，神經元聚整合節點、神經纖維等構成神經網路，讓我們可以去思考、擁有情感。然而，人類大腦裡的神經元佔大腦質量比例不到25%，其餘75%都是水。

無獨有偶的是，在可觀測宇宙中估計至少有1000億個星系。所有星系都透過有形的塵埃、氣體或無形的暗物質組成的細絲連結，細絲外基本上沒有星系存在。並且宇宙中只有約25%普通物質可見，剩下的75%都是不可見的暗物質和暗能量。

隨後兩人對兩者進行定量比較、測量微小波動的強度，發現儘管人腦神經網路與宇宙結構在大小規模上存在實質性差異（相差了27個數量級），驅動宇宙結構和人腦結構形成的物理過程也全然不同，但兩者的複雜結構分佈驚人地相似。

佛朗哥表示：“我們計算了兩個系統的光譜密度。這是宇宙學中經常使用的一種技術，用於研究星系的空間分佈。結果分析表明，從1微米到0。1毫米的範圍內，人類小腦神經元網路內波動遵循著宇宙網路物質分佈過程。顯然，宇宙相應的從從500萬到5億光年。”

兩人還計算比較了神經網路和宇宙網路的一些引數：在連線到每個節點的細絲數量上，人類大腦皮層平均每個節點有4。6至5。4個連線，而宇宙網路平均每個節點具有3。8至4。1個連線。另外人腦神經網路和宇宙網都展現出中心節點周圍集中連線，且兩者資訊容量頗為接近。

而在佛朗哥的另一項研究表明，人類大腦的記憶力約為2。5 PB（1PB=1024TB），儲存宇宙複雜性所需的儲存容量約為4。3 PB。粗略地說，這種儲存容量的相似性意味著，我們似乎可以將儲存在人腦中的所有資訊（比如一生經歷）編碼為分佈宇宙中的銀河系。當然，這並不是說宇宙是個大腦或具有感知能力，但這確實暗示著控制兩者結構增長的機制可能是類似的。

那麼宇宙網路和人腦神經元網路的相似是不是一種巧合？還是這裡面隱藏著巨大的秘密？宇宙有意識？突然覺得有些細思極恐了，再想下去可能會讓你覺得我們生活的世界就是虛擬的。至於宇宙是否有意識一說，這個沒有定論。不過更多科學家認為這是一種“泛心論”：意識在宇宙中無處不在，是宇宙的一個基本特徵，但並不意味著一切都是有意識的。

論文已發表在《Frontiers in Physics》期刊上。

參考：

1|Study Maps The Odd Structural Similarities Between The Human Brain And The Universe

2|The Human Brain Looks Suspiciously Like the Universe， Which May Freak You Out