宇宙的一個引人入勝的怪癖是，形狀和圖案可以在非常不同的環境中找到：在人類耳蝸和螺旋星系的形狀中可以看到金螺旋;靜脈的分形幾何體在閃電的分支中迴蕩。
在一項大膽的新試驗研究中，一位天體物理學家和一位神經外科醫生利用定量分析比較了自然界中兩個最複雜的系統：人腦中的神經元網絡和宇宙中的星系網絡。
其實沒那麼奇特的比較。你可能已經看到一個圖像，偶爾被分享周圍，顯示一個人類神經元和一個模擬的星系團，並排;兩者看起來驚人地相似。
(馬克·米勒/處女聯盟/視覺複雜性)
但是，人類的大腦和宇宙比它的外觀要多。
因此，義大利博洛尼亞大學的天體物理學家佛朗哥·瓦扎和義大利維羅納大學的神經外科醫生阿爾貝託·費萊蒂花了幾年時間進行調查，以確定這些相似性是否比皮膚深。
他們在2017年《鸚鵡螺季季》中寫道：
"星系可以聚集成巨大的結構（稱為星團、超級星團和燈絲），這些結構綿延數億光年。這些結構與鄰近的空隙之間的邊界可能極其複雜。
重力使這些邊界下物質的速度加速到數千公裡/秒的速度，在星系間氣體中產生衝擊波和湍流。
我們已經預測，空絲邊界是宇宙中最複雜的體積之一，用描述它的信息位數來衡量。
這讓我們思考：它比大腦複雜嗎？
這兩種類型的結構大小相差 27 個數量級（十億億）。但研究人員說，研究小組的結果表明，雖然驅動宇宙結構和人腦結構的物理過程存在極大的不同，但它們可能導致類似的複雜程度和自我組織。
出發點是找出兩者之間的相似之處。人類小腦約有690億個神經元;可觀測的宇宙網包含超過1000億個星系。是其中之一。
這兩個系統都排列在定義良好的網絡中，節點（大腦中的神經元，宇宙中的星系）通過燈絲連接。
神經元和星系都有典型的比例半徑，只是燈絲長度的一小部分。節點之間的信息和能源流動只有每個系統質量和能量含量的25%左右。
此外，大腦的組成和宇宙的組成也有相似之處。大腦有77%的水。宇宙是大約72%的暗能量。
這兩種材料顯然是貫穿各自系統的被動材料，在內部結構中只發揮間接作用。
根據這些相似性的定義，團隊接下來根據圖像對兩者進行了定量比較。他們在不同的放大倍率上獲得了人類小腦和皮層的切片，並把它們比作宇宙網的模擬。
他們正在尋找大腦和宇宙網之間的物質密度波動的相似性。他們發現，這兩個系統的波動相對分布驚人地相似——儘管其尺度大相逕庭。
放大40倍（左）的一片小腦，在300光年一側的模擬宇宙網（右）。（博洛尼亞大學）
"我們計算了兩個系統的光譜密度。這是宇宙學中經常採用的一種技術，用於研究星系的空間分布，"瓦扎說。
我們的分析表明，小腦神經元網絡內從 1 微米到 0.1 毫米的波動分布遵循宇宙網中物質分布的相同進展，當然，在更大範圍內，從 500 萬光年到 5 億光年。
但這還不是全部。
研究小組研究了其他形態特徵，例如連接到每個節點的絲線的數量。基於3，800至4，700個節點的樣本，宇宙網平均每個節點有3.8至4.1個連接。人類皮層，對於1，800到2，000個節點的樣本，每個節點平均有4.6到5.4個連接。
此外，這兩個系統都呈現出圍繞中央節點進行聚類連接的趨勢。兩者似乎都具有類似的信息能力。
最近的一項研究表明，人類大腦的記憶量約為2.5 PB。瓦扎最近的另一項研究表明，存儲宇宙複雜性所需的內存容量約為4.3 PB。
研究人員在2017年寫道，"大致來說，"記憶能力的相似性意味著存儲在人腦中的整個信息體（例如，一個人的整個生命體驗）也可以被編碼到我們宇宙中星系的分布中。
這並不是說宇宙是大腦，或者能夠有感而發。但這確實暗示，管理兩者結構增長的法律可能是相同的。
根據2012年一篇基於模擬的論文，代表我們加速宇宙中空間時間大規模結構的因果網絡是一個與人腦非常相似的功率定律圖。
瓦扎和費萊蒂的這種研究可以為更好地了解這些法律鋪平道路。
結構參數再次確定了意外的協議級別。費萊蒂說："儘管調節星系和神經元的物理力量之間有著驚人的明顯差異，但兩個網絡內部的連通性還是按照類似的物理原理進化的。
"這兩個複雜的網絡比宇宙網和星系或神經元網絡與神經元內部共享的網絡有更多的相似性。
這項研究發表在《物理學前沿》上。