最近，科学家通过严格的对比分析，发现宇宙和大脑确实惊人地相似

科学与灵性相容，这是一个深刻的精神来源。当我们认识到自己在浩瀚的宇宙和岁月的流逝中所处的位置，当我们领会到生命的复杂、美丽和微妙时，那种升华的感觉，那种欣喜和谦卑的结合，无疑是精神上的。——卡尔·萨根《恶魔出没的世界》

在了解宇宙的过程中，正如萨根所描述的那样，当我们更好地理解我们与更广阔的万物之间的联系时，我们感到了精神上的升华。就像当我们第一次知道我们是由星星的灰烬组成的（我体内的原子通过超新星传播到永恒的太空中）。第一次看到这张照片将是另一个精神上的时刻：

• 充满突触连接的海马鼠神经元(黄色)

大脑中的一个神经元与星系团及其相连的物质和暗物质放在一起。相似之处一目了然。这是否意味着，我们的大脑可能也是整个宇宙。但是这些图像之间的相似性可能仅仅是一种不存在的错觉（感知相似），但实际上并不存在。毕竟，考虑到两者之间巨大的规模差异，它们怎么会有相似之处呢？但是，如果除了大脑中的神经元网络和宇宙中的星系网络之间的视觉相似性，一种客观的测量方法可以比较它们到底有多相似。这就是博洛尼亚大学的天体物理学家弗朗哥·瓦扎和维罗纳大学的神经外科医生阿尔贝托·费雷蒂在《物理前沿》上发表的发现。

人脑实际上是宇宙中已知的最复杂的结构之一。人脑中有大约800亿个神经元，这些细胞处理来自感官的输入，并通过神经系统向身体发送信号。神经元也是联网的，通过轴子和树突相互交流。神经元之间有大约100万亿个连接，形成了神经网络，创造了你是谁。

宇宙也是联网的。虽然我们可能认为空间是被大片“真空”隔开，但情况并非完全如此。我们用科学设备看到的宇宙被称为“可观测宇宙”，其直径约为900亿光年，包含数千亿到数万亿个星系。这些星系，像我们的银河系一样，聚集了数十亿颗恒星，它们自己也组成了星系团。我们的银河系是“本星系群”的一部分，本星系群包括邻近的仙女座星系和三角座星系以及其他50个星系。这些星系是室女座超星系团的一部分。星系群和星团之间的空间并不是空的，而是由普通物质和暗物质组成的，绵延数百万光年。这样，宇宙可以被认为是一个巨大的星系团网络，所有的星系团都相互连接，类似于大脑中的神经网络。

宇宙中的宇宙

在神经科学和天体物理学的合作下，这项寻找这两个网络可量化相似性的研究诞生了。使用来自这两个学科的技术和工具，瓦兹和费拉提研究了这两个网络，发现除了视觉上的相似性之外，还有可量化的相似性。这些网络具有可比性吗？如果有，这意味着什么？

研究人员使用了4微米厚的人类皮层（大脑的外层），负责处理语言、感觉信息、思维、记忆和意识。这些数据与计算机模拟的2500百万秒差距厚的宇宙“切片”进行了比较（1秒差距约为3.26光年）。大脑和宇宙的切片在厚度上是相对可比的，因为两者的大小相差27个数量级。

• 宇宙网络和大脑样本的放大倍数，分别为4倍，10倍和40倍。

根据切片大小的不同，结构上的相似性并不总是很明显。但在脑组织放大40倍后，研究人员开始看到结构上的相似性。40倍的放大倍数代表大脑中0.01-1.6毫米的比例，宇宙中1 -100百万秒差距的距离。在这里，神经元网络看起来像星系团。此外，两种技术可以客观地测量和比较网络的相似性。第一个是“网络度中心性”，它度量给定网络中网络连接的长度和连接程度。神经元的核或中心的半径比连接轴子和树突的长度要小得多。第二种客观比较两个网络的方法是“聚类系数”，它量化每个连接节点（神经元或星系团）的邻近结构的数量，并将该结构与网络中的一个随机点进行比较。这种比较对比了两个网络中的组织性和随机性。

• 上面图层：放大我们样本中三个网络示例的节点间重建连接的细节（蓝色线条，叠加在密度对比图上）。蓝色线条：各片的聚类系数和度中心性分布。

运用这些技术，瓦兹和费拉提发现大脑和宇宙之间有“显著的”相似之处。他们还发现，与其他生物和物理结构（包括树枝、云的形成动力学或水的湍流）相比，这些网络更像彼此。这些其他结构在本质上是分形的。分形图案是自我重复的，无论你观察它们的尺度如何，它们看起来都是一样的。相比之下，宇宙在小尺度和大尺度下看起来完全不同。同样，在不同尺度下观察，大脑也不再像神经网络。就如何组织自身而言，规模本身可能对这些结构的创建很重要。

研究人员总结说，他们的发现暗示了一个事实，即尽管这两个系统在空间尺度上存在巨大差异，但通过完全不同的物理过程的相互作用，可以产生相似的网络配置，从而产生相似的复杂性和自组织能力。换句话说，像大脑和宇宙这样的网络可能拥有相似的结构，但在大小上完全不同，由不同的过程形成（引力和生物学）。

研究人员注意到大脑和宇宙网络之间还有另外两个有趣的相似之处。首先是成分比率。大脑77%是水，而同样的宇宙网络大约73%是暗能量。水和暗能量不是网络本身的一部分，而是被认为是“被动式材料”或被动式能源。被动式材料/能源的存在和比例可能与这些网络的形成有关。第二个令人着迷的相似之处是，绘制模拟宇宙模型所需的计算机数据量与人脑的理论记忆存储极限相当。据估计，人脑的总存储容量约为2.5 pb。理论上，人类可以将可观测宇宙的大部分结构储存在大脑中。或者，更令人惊讶的是，宇宙网络理论上可以存储人类一生经历的数据。

除了相似之处，宇宙网络和大脑之间也有不同之处。虽然使用的大脑样本来自大脑皮层，但整个大脑并不是统一的。大脑的不同部分为不同的目的而构造，而宇宙的一个关键特征是它在几乎所有方向上的均匀性。大脑神经元之间的连接是用来传输感觉信息的，而宇宙中的连接只传输能量和物质。瓦兹和费拉提希望他们的研究能激发更强大算法的发展，从而发现大脑和宇宙之间更多的相似之处。也许我们会了解到，是什么条件导致两个由完全不同的过程产生的网络如此相似。

我们听过卡尔·萨根描述我们的身体是如何由恒星构成的。现在我们开始明白，我们的大脑可能也有类似的模式。一个完整的宇宙在你的头脑中，一个宇宙中的宇宙，一个能够延伸到另一个产生它的宇宙的宇宙。数以亿计的神经元接触着数以亿计的星星，当然这是精神上的。