其中一张是大脑，另一张是宇宙。哪个是哪个？

“科学不仅与灵性相容；它是灵性的深刻来源。当我们在光明的岁月和岁月的流逝中认清自己的位置时，当我们把握生活的错综复杂，美丽和微妙时，那种高涨的感觉，那种兴高采烈和谦卑的感觉肯定是精神上的。” –卡尔·萨根（Carl Sagan），《恶魔困扰的世界》。

正如萨根（Sagan）所描述的那样，了解宇宙后，我感受到了精神上的瞬间，因为我更好地理解了自己与更广泛事物的联系。就像当我第一次得知我是由星辰的灰烬组成时一样–体内的原子通过超新星扩散到永恒的以太中。另一个精神时刻是第一次看到此图像：

大脑中的神经元，并列有星系团及其相连的物质和暗物质细丝。相似之处显而易见。暗示？您的脑海中可能有整个宇宙。但是图像之间的相似性可能只是单音不佳的情况-感觉到实际上并不存在相似性。毕竟，考虑到两者之间的巨大差异，这两件事如何相似？但是，如果超出大脑神经元网络和宇宙星系网之间的视觉相似性，那么客观的测量可以比较它们真正相似的程度呢？这就是Franco Vazza（博洛尼亚大学的天体物理学家）和Alberto Feletti（维罗纳大学的神经外科医生）着手发现这两种学科的结合，从而在“物理学前沿”上发表的。

人脑实际上是宇宙中已知的最复杂的结构之一，它本身是所有复杂性中最大的。您的大脑大约有800亿个神经元，这些神经元处理来自感官的输入，并通过神经系统向您的身体发送信号。神经元也可以联网，通过称为轴突和树突的连接相互交流。构成您的自我的神经网络的神经元之间有大约100万亿个连接。

宇宙也是联网的。尽管我们可能将空间视为被大量……很好的……空间隔开的物体，但事实并非完全如此。我们用科学设备看到的宇宙被称为“可观察到的宇宙”，其直径约为900亿光年，包含数千亿至几万亿个星系。这些银河系就像我们的银河系一样，聚集了数十亿颗恒星，它们本身也被分组为银河系星团。我们的银河系是“本地群”的一部分，“本地群”包含邻近的仙女座星系和三角星系以及其他50个星系。这些星系反过来又是称为处女座超级集群的更大星系的一部分。群体和簇之间的空间不是空的，而是主机连接的普通和暗物质的细丝，它们延伸了数百万光年。这样，宇宙可以被认为是一个巨大的银河星团网络，它们都与大脑中的神经网络相似地互连。该网络称为Cosmic Web。

寻找两个网络之间可量化相似性的研究源于神经科学与天体物理学之间的合作。 Vazz和Feletti使用这两个学科的技术和工具，对这两个网络进行了研究，以发现可感知的视觉相似性以外的可量化相似性。这些网络是否具有可比性？如果是，那意味着什么？

研究人员使用了4微米厚的人体皮质切片-大脑的外层，负责处理语言，感官信息，思想，记忆和意识。将这些与从计算机模拟的100万立方兆空间的体积中提取的25兆帕（1帕秒=约3.26光年）厚的宇宙“切片”进行了比较。假设两者的大小相差27个数量级，则大脑和宇宙的厚度相对可比。

根据切片的比例，对切片进行了检查-结构上的相似性并不总是很明显。但是在大脑组织中放大40倍时，研究人员开始发现结构上的相似之处。 40倍的放大倍数表示大脑的比例为0.01-1.6mm，宇宙的比例为1-100兆秒。在这里，神经网络看起来像银河星团。此外，可以使用两种技术客观地测量和比较网络的相似性。第一个是“网络度中心度”，它测量给定网络中网络连接的长度和连接度。神经元的核或中心的半径比连接的轴和树突的长度小得多。同样，银河星团的半径比连接细丝的长度小得多。客观比较两个网络的第二种方法是“聚类系数”，它量化与每个连接节点（神经元或星系团）相邻的结构量，并将该结构与网络中的随机点进行比较。这种比较将两个网络的组织性与随机性进行了对比。

在这些规模上运用这些技术，瓦兹和费莱蒂发现大脑和宇宙之间存在“显着”相似之处。他们还发现，网络比其他生物和物理结构（包括树枝，云形成的动力学或水的湍流）彼此更相似。这些其他结构本质上是分形的。分形模式是可重复的，并且无论您观察到什么比例，它们的外观都相同。相比之下，从小到大，宇宙看起来完全不同。星系和太阳系与它们创建的宇宙网不同。因此，以不同的比例观察时，大脑也不再类似于神经网络。规模本身对于这些结构的组织方式可能很重要。

研究人员总结了他们的发现“暗示着这样一个事实，即尽管这两个系统的空间规模存在巨大差异，但完全不同的物理过程之间的相互作用可能会产生相似的网络配置，从而导致相似程度的复杂性和自组织。”换句话说，像大脑和宇宙之类的网络可能共享相似的结构，而它们的大小完全不同，并由不同的过程（重力与生物学）形成。但是，有可能导致某些事物以相似的方式发展和成长。

研究人员注意到大脑和宇宙网之间还有两个有趣的相似之处。首先是组成比。大脑的水含量为77％，而类似的宇宙网的暗能量约为73％。水和暗能量不是网络本身的一部分，而是被视为“被动材料”或被动能量。被动材料/能量的存在和比例可能与这些网络的形成方式有关。第二个令人着迷的相似之处是，映射模拟的Universe模型所需的计算机数据量可与人脑的理论内存存储限制相媲美。需要1到10 Petabyes（1 Petabyte = 1000 Terrabytes）的数据，以在宇宙网变得明显的尺度上模拟可观测宇宙的演化。人脑的总存储容量估计约为2.5 PB。从理论上讲，人类可以在大脑内部存储可观察到的宇宙结构的很大一部分。或者，甚至更令人惊讶的是，Cosmic Web在理论上可以存储一生的人类经验数据。

除了相似之外，宇宙网和大脑之间也存在差异。尽管使用的大脑样本来自皮层，但整个大脑并不均匀。大脑的不同部分具有不同的用途，而宇宙的关键特征是它在几乎所有方向上的均一性。大脑中神经元之间的链接用于感官信息的传输，而宇宙中的链接则仅传输能量和物质。 Vazz和Feletti希望他们的研究将启发更强大的算法的开发，以发现大脑与宇宙之间的更多相似之处。也许我们将了解导致完全不同的过程所产生的两个网络如此相似的情况。

我们听说卡尔·萨根（Carl Sagan）描述了我们的身体是如何由恒星组成的。现在我们开始理解我们的大脑也可能像它们一样被构图。在您的脑海中，存在着一个连接的整个宇宙–一个宇宙内部的一个宇宙–一个能够与另一个产生这种联系的人建立联系。数十亿个神经元接触数十亿颗星-肯定是属灵的。