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你之前看過這些類比:原子怎麼像行星系統一樣,宇宙的大尺度結構怎麼像人類大腦神經元一樣,還有這個有趣的巧合:星系中恆星的數量、宇宙中星系的數量,細胞中原子的數量,以及生物中細胞的數量都差不多在同一個巨大的數量級上(10^11 to 10^14)。這很引人深思,也讓邁克・保羅・休斯(向我)提出了以下的問題:

難道我們都只是一個更大的行星尺度生物的腦細胞,而它還沒有自我意識?我們怎麼能知道這件事?又怎麼測試呢?

信不信由你,“宇宙萬物的總和本身是個有知覺的生物”的觀點已經存在了很長一段時間,甚至都是漫威宇宙終極存在概念的一部分:“永恆”這個角色。

對於這樣的問題,我們很難給出一個直接的答案,因為我們並不能100%地確定意識和自我意識到底是什麼。但是我們確信一些物質上的東西可以幫助我們儘可能地找到這個問題的最佳答案。包括:

最大的由引力維持的結構有多大,以及,固定和不固定的大小結構會用多少訊號來相互交換各類資訊。

如果我們進行這些計算,然後將其與最簡單的類大腦結構中發生的事情進行比較,我們至少可以儘可能接近地回答這個問題,即宇宙中是否存在大型的、宇宙尺度的感知結構。

自從大爆炸以來,宇宙已經存在了138億年,並且從那以後一直在以非常大(但正在減小)的速度膨脹,從中大致可以推斷,宇宙大約由68%的暗能量、27%的暗物質、4.9%的正常物質、0.1%的中微子和約0.01%的光子組成。(早些時候這些百分比有所不同,物質和輻射更加重要。)由於光總是以光速傳播——穿過膨脹的宇宙——我們可以確定膨脹宇宙中的兩個物體之間發生了多少次不同的“通訊”。如果我們把“溝通”定義為資訊的單向傳送和接收所花費的時間,那麼以下是我們在138億年裡能走過的距離:

1次通訊:多至460億光年,整個可觀測的宇宙。10次通訊:20億光年,或宇宙的0.001%:最近的1000萬個星系。100次通訊:大約3億光年,或者說距離比到后髮座星系團近一些,大約有10萬顆恆星。1000次通訊:4400萬光年,剛不到室女座星系團的邊緣,包含大約400個星系。10萬次通訊:13萬8千光年,或者我們銀河的全部,但不超過它的範圍。10億次通訊:14光年,或者說只有最近的(差不多)35顆恆星和褐矮星;這個數字隨著恆星在整個星系中的移動而變化。

我們的本星系團由於引力而結合在一起——包括我們,仙女座大星系,三角座星系,還有其他差不多50個小得多的矮星系——最終會融合在一起,形成一個跨越幾十萬光年的單一組合結構。(或多或少取決於組合結構的大小。)大多數星系群和星團最終都會遭遇這種命運:內部有聯絡的所有星系合併在一起,形成一個巨大的橢圓星系,直徑幾十萬光年,這樣的結構將持續大約10^15年。那是宇宙當前年齡的十萬倍,那時最後的恆星將會燃盡它們的燃料,消失在黑暗中,只有非常罕見的耀斑和碰撞再次點燃核聚變,直到10^17到10^22年時,這些天體本身因引力開始分解。

圖解:冷暗物質模式下星系團、大尺度纖維狀結構與暗能量的構成圖。本圖顯示了4,300萬秒差距(1.4億光年)範圍內,紅移值從30至現今的結構演化(左上z=27.36至右下z=0)。

但由於暗能量的存在,這些獨立的大星系群將加速遠離彼此,因此將永遠沒有機會彼此相遇或彼此長時間地交流。比如說,如果今天從我們的位置以光速發出訊號,只能到達目前可觀測宇宙中3%的星系;其餘的已經永遠超出了我們的能力範圍。因此,一個外部獨立且內部聯絡的星系群或星團已經是我們最高的期望了,一個像我們這樣的“小型”星系——星系群中最主要的組成部分——包含大約一萬億顆(10^12)恆星,而最大的系星團(如未來的后髮座星系團)包含接近10^15顆恆星。

與此同時,如果我們想要有自我意識,最好的對比是人類大腦,它有大約1000億(10^11)個神經元,至少有100萬億(10^14)個神經連線,每個神經元大約每秒發射200次訊號。考慮到人類的平均壽命約為20億到30億秒,一生中有很多訊號!需要由數萬億顆恆星組成的網路,在100萬光年的範圍內存在10^15年,才能達到與人類大腦中的神經元數量、神經連線和傳輸訊號數量相當的水平。換句話說,對於人類大腦和一個大的、完全形成而處於最終狀態的星系來說,這些總數實際上旗鼓相當。

圖解:可觀察宇宙的對數表示。 著名的天文物體用中文標記。

但最大的不同之處在於,大腦中的神經元有相互連線的明確結構,而有聯絡的星系或星系群中的恆星在星系中其他所有恆星和物質的影響下,會迅速地相互靠近或遠離。

圖解:宇宙中每一圓盤都是一個又一個的“星系”

我們認為,這種來源和方向的隨機性阻止了任何形式的相干訊號結構的形成,但這可能是必要的,也可能不是。我想說的是,基於我們所知道的意識的產生方式(尤其是大腦),在不同的實體之間沒有足夠多前後一致的資訊來證明這是可能的。但是,在星系尺度與恆星存在的時間尺度上,可以交換的訊號總數又引人注目又有趣,而且似乎有可能說,交換的資訊量與我們所知的自我意識能交換的資訊量相當。然而很重要的一點是要注意到,即使這就是真相,我們的星系目前也只相當於一個六小時大的嬰兒:不太聰明。如果有更高階的意識,它也還沒有出現。

此外,考慮到暗能量的存在和宇宙的命運中已知的部分,我們可以說,包含宇宙中所有恆星和星系的“永恆”概念絕對太過巨集大。不幸的是,測試這一點的唯一方法,要麼依賴於模擬(它們有自己固有的缺陷),要麼只能坐著乾等。在一個更大尺度的智慧生物試圖創造併發送一個明顯的“智慧”訊號來與我們交流之前,我們只有基督山伯爵的選擇:等待以及希望。

相關知識

宇宙是所有時間、空間與其包含的內容物所構成的統一體;它包含了行星、恆星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量,宇指空間,宙指時間。目前人類可觀測到的宇宙,其距離大約為93 × 10^⁹光年,最大為27,160百萬秒差距;而整個宇宙的大小可能為無限大,但未有定論。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. Alkaid虞-Ethan Siegel

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • NASA科學家:在火星種植農作物是完全可行的