Нейросеть Вселенной

Перед вами карта наблюдаемой части Вселенной. С ума сойти можно, правда? Глядя на ночное небо, кажется, что звезды и галактики расположены более или менее случайным образом. Однако это не совсем так.

Структура Вселенной

Несмотря на хаотичность, Вселенная — это не случайная путаница объектов. Может показаться удивительным, однако у Вселенной есть структура, состоящая из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами. Ученые называют эту структуру космической паутиной. Но почему она такая странная? Ответ, вероятно, заключается в процессах, которые произошли в первые несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва.

Сегодня составлена карта не только ближайших к Земле экзопланет, но также всей наблюдаемой Вселенной. И если от одного взгляда на такую карту у вас начинает немного кружиться голова, то приготовьтесь к настоящему аттракциону. Чтобы попытаться представить себе примерные масштабы происходящего, давайте начнем отсчет от галактики Млечный Путь. Наши ближайшие галактические соседи это галактика Андромеды и галактика Треугольника. А также около 50 галактик Местной группы. Космический телескоп Hubble не раз фотографировал этих удивительных жителей космического пространства. Однако не стоит забывать о том, что Вселенная расширяется, а значит, галактики разлетаются друг от друга в самые разные стороны.

Так выглядят 15 тысяч галактик в объективе телескопа Hubble.

Однако помимо галактик на просторах космоса существуют туманности, звездные скопления, скопления галактик и даже сверхскопления галактик. Некоторые подобные объекты в наблюдаемой Вселенной были выделены астрономами в масштабные структуры из-за своих невероятно больших размеров. Самые крупные из них простираются на сотни и миллиарды световых лет. Из-за своей вытянутой формы, эти объекты были названы галактическими нитями. Эти нити переплетаются между собой, заполняют пустое космическое пространство — или войды (от английского “пустота”), словно образуя трехмерную паутину. Но и это еще не все — войды и галактические нити могут образовывать “великие стены” — относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений галактик.

Так выглядит космическая паутина

Если в сверхскоплении насчитывается больше 100 тысяч галактик, то такое сверхскопление называется Ланиакеей, что в переводе с гавайского языка означает “необъятные небеса”. Красивое название, правда? В диаметре Ланиакея достигает 500 миллионов световых лет. А чтобы вы лучше могли представить себе ее масштабы, напомним, что диаметр галактики Млечный Путь составляет «всего» 100 тысяч световых лет. Ланиакея и ближайшее сверхскопление галактик «Персея-Рыб» выглядят примерно так:

Таким образом, космическая сеть состоит из взаимосвязанных нитей сгруппированных галактик и газа, растянутых по всей Вселенной и разделенных гигантскими пустотами. Самой большой из обнаруженных на сегодняшний день структур является Великая стена «Геркулес» — «Северная Корона», которая имеет ошеломляющие 10 миллиардов световых лет в диаметре содержит несколько миллиардов галактик. Что касается войдов, то самым большим является войд «КВС», названный в честь астрономов Кинана, Баргера и Коуи. Диаметр КВС составляет 2 миллиарда световых лет.

В целом, эти особенности придают Вселенной немного пенистый вид. Однако, стоит уменьшить масштаб, как этот паттерн исчезает, и Вселенная напоминает однородный кусочек галактик. У астрономов есть восхитительное название для этой внезапной однородности — Конец Величества (End of Greatness). В меньших масштабах, однако, мы можем увидеть структуру Вселенной. Но как появилась эта структура? 

Все началось с Большого взрыва. Считается, что около 14 миллиардов лет назад Большой взрыв породил нашу Вселенную. В ранней Вселенной невероятно маленькие пары частиц и античастиц спонтанно возникали и уничтожали друг друга. Таким образом, само пространство словно «кипело», создавая пузырьки, их гроздья, водовороты и нити, колеблясь в определенном ритме. Обычно эти пары частиц-античастиц разрушают друг друга, но быстрое расширение ранней Вселенной предотвратило это разрушение. По мере расширения пространства эти колебания также увеличивались, став причиной расхождения в плотности Вселенной. Шаткое равновесие между притяжением гравитации и ускоренным расширением Вселенной образует космическую паутину, которая состоит из обычной и темной материи, которая и составляет собой структуру Вселенной.

Похожа ли Вселенная на мозг?

Если внимательно посмотреть на космическую паутину – структуру Вселенной, которая состоит из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами – и сеть нейронов в мозге человека, можно заметить некоторое сходство. Но насколько вообще корректно подобное сравнение? Как оказалось, описание человеческого мозга как «трехфунтовой» Вселенной, возможно, намного ближе к истине, чем может показаться. Человеческий мозг, при весе примерно в три фунта (около 1.3 кг) содержит около 100 миллиардов нейронов, а количество связей в нем больше, чем количество галактик во Вселенной.

Мозг – это командный центр всего, что мы думаем, чувствуем и делаем. И когда астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти сравнили эти две структуры численно, сходство стало еще более поразительным. Пожалуй, не удивительно, что оно навело их на самые разные мысли, вплоть до предположения о том, что мы живем в симуляции.

Слева - увеличенный участок мозжечка головного мозга, полученный с помощью электронной микроскопии; справа - участок космологического моделирования с расширением 300 миллионов световых лет с каждой стороны. 

Человеческий мозг – это самый сложный объект во Вселенной. Он отвечает за все, что вы делаете, думаете, чувствуете и говорите. Мало того, что мозг среднестатистического взрослого человека содержит около 100 миллиардов клеток – нейронов, так еще каждая из них связана примерно с 1000 другими, а это уже 100 триллионов соединений. Примечательно и то, что каждая отдельная часть мозга выполняет свою собственную функцию, позволяя нам думать, хранить воспоминания, двигать руками и ногами, чувствовать запахи, видеть и слышать звуки окружающего мира, а также поддерживать функции многих органов в теле.

По меньшей мере, 100 триллионов нейронных связей группируются в иерархическую сеть узлов, нитей и взаимосвязанных нейронных кластеров, которые и формируют наши сложные мысли, чувства и эмоции. Но эти нейроны составляют менее 25% массы мозга, а оставшиеся 75% – это вода. 

На фото ниже – т.н. «коннектом» - совокупность межнейронных соединений мозга и мозжечка. Очень напоминает экзотический коралл, или живописный фрактал…

По странному совпадению, наблюдаемая Вселенная также содержит около 100 миллиардов галактик. Примечательно, что скопления галактик образуются на пересечениях галактических нитей, оставляя между собой промежутки пустого пространства. Как это ни странно, но недавно ученые подсчитали, что только около 25% материи во Вселенной является видимой. Остальные 75% составляет таинственная темная материя.

В исследовании, которое опубликовано в научном журнале Frontiers in Physics, астрофизик из Болонского университета - Франко Вацца и нейробиолог из Веронского университета - Альберто Фелетти пишут о том, что «хотя соответствующие физические взаимодействия в вышеупомянутых двух системах принципиально отличаются друг от друга, полученные с помощью микроскопов и космических телескопов изображения коннектов мозга и структуры Вселенной удивительно похожи».     

Слева на снимке – нейронные связи, справа – космическая паутина.

В ходе работы исследователи внимательно изучили полученные изображения космической паутины и нейронных связей в мозге человека. Чтобы рассмотреть как можно больше деталей (а, заодно, выявить сходство), Вацца и Фелетти прибегли к методу под названием «анализ спектра мощности», который позволил им измерить силу крошечных флуктуаций во всем диапазоне пространственных масштабов – как моделирования галактик, так и участков мозжечка и коры головного мозга. Отметим, что «анализ спектра мощности» традиционно применяется в астрофизике и космологии для изучения крупномасштабного распределения галактик во Вселенной.

Исходя из общих черт космической паутины и нейронных связей, ученые составили сравнительную модель флуктуации вещества в обеих системах и изучили их структурные, морфологические и сетевые свойства. Как отмечают Вацца и Фелетти в пресс-релизе исследования, схожести в структуре Вселенной и нейронных связей в мозге также проявились в среднем количестве соединений в каждом узле и тенденции к кластеризации: «Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от одного микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии, что и распределение материи в космической паутине, но, конечно, в более крупном масштабе — от 5 до 500 миллионов световых лет».

И все же, необходимо отметить, что спектры мощности не дают никаких намеков на сложность той или иной системы. Так что в ходе исследования ученые внимательно изучили сети обеих систем, сравнивая среднее число соединений на узел и то, как эти узлы группируются вместе.

Необходимо отметить, что сходства между космической паутиной и нейронной сетью возникают только тогда, когда исследователи сравнивают конкретный масштаб каждой системы: «В очередной раз структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, связь внутри этих двух систем развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны», — слова Вранческо Фелетти из Веронского университета в Италии приводит английская The Independent.

Компьютерная симуляция

Изучая структуру Вселенной в статье 2003 года философ из Оксфордского университета Ник Бостром изложил предположение о вероятности того, что наша реальность – это компьютерная симуляция, придуманная высокоразвитой цивилизацией. В работе он утверждал, что, по крайней мере, одно из трех предложений должно быть истинным:

• цивилизации обычно вымирают, не успев развить способность к созданию симуляций реальности;

• развитые цивилизации обычно не заинтересованы в создании симуляций реальности;

• мы почти наверняка живем внутри компьютерной симуляции.

Астроном Колумбийского университета Дэвид Киппинг внимательно изучил эти положения, также известные как «трилемма Бострома», и доказал, что вероятность того, что мы действительно живем в симуляции, составляет 50 на 50, сообщает Scientific American.

Безусловно, такие разговоры могут показаться легкомысленными. Но с тех пор, как Ник Бостром написал основополагающую статью о симуляции, философы, физики, технологи и даже простые обыватели пытались определить способы, с помощью которых мы можем понять, живем ли мы в симуляции или нет. Большинство исследователей скептически относятся к идее виртуальной Вселенной, однако работа Киппинга показывает, что если бы люди когда-либо развили способность имитировать сознательную жизнь, то, скорее всего, это были бы существа внутри компьютера.

Возможно, вся наша Вселенная – чья-то компьютерная игра? В 2003 году Ник Бостром представил себе технологически развитую цивилизацию, которая обладает огромной вычислительной мощностью и нуждается в некоторой доле этой мощности для моделирования новых реальностей с сознательными существами в них. 

Так все-таки, мы не живем внутри симуляции? Киппинг начал с того, что превратил трилемму в дилемму. Он свел первые два предложения в одно, утверждая, что они оба приведут к одному и тому же результату — т.е. мы не живем внутри симуляции. 

Киппинг также утверждает, что чем больше слоев реальности было встроено в симуляцию (как в матрешку), тем меньше потребуется компьютерных ресурсов. Другими словами, чем дальше вы спускаетесь в кроличью нору, тем меньше вычислительных мощностей вам потребуется для создания убедительной симуляции. Заключение астронома после того, как он пересчитал цифры, было следующим: вероятность того, что любая из гипотез верна, составляет около 50 процентов. Т.е. существует только 50% вероятность того, что мы живем в своеобразной «Матрице». 

Примечание 1: Короче, если перефразировать этого «британского ученого» насчет очевидного распределения 50/50%, то его заключением на эти научные исследования должна была бы быть простая фраза – «НЕ ЗНАЮ!!»)))

Затем Киппинг показал, что даже в гипотезе симуляции большая часть моделируемых реальностей была бы бесплодной. Это происходит потому, что по мере того, как симуляции порождают новые симуляции, вычислительные ресурсы, доступные каждому последующему поколению, сокращаются до такой степени, что подавляющее большинство реальностей будут теми, которые не обладают вычислительной мощностью, необходимой для имитации будущих реальностей, способных вместить сознательных существ.

Однако если симуляция обладает бесконечной вычислительной мощностью, то мы ни при каких обстоятельствах не увидим, что живем в виртуальной реальности, потому что она может вычислять все, что мы захотим, с той степенью реализма, которую мы хотим. А вот если мы обнаружим, что живем в симуляции, это будет означать, что у нее, скорее всего, ограниченные вычислительные ресурсы.

Примечание 2: Вот мне интересно, что было раньше - эти научные изыскания или фильм братьев/сестер Вачовски - «Матрица»? Кто кого подогрел?

По материалам канала «hi-news.ru»: автор - Любовь Соковикова

https://hi-news.ru/eto-interesno/chto-takoe-kosmicheskaya-pautina.html

https://hi-news.ru/eto-interesno/poxozha-li-vselennaya-na-mozg.html

https://hi-news.ru/eto-interes... 

Сравните нейросети:

Распределение квазаров во Вселенной

Коннектом (связь нейронов) мозга

Карта интернета

Еще материалы в блоге: https://cont.ws/@nata_urieva/