На uCrazy 18 лет 1 месяц
Что общего между распределением материи во Вселенной и простейшим организмом
Довольно часто научные проблемы находят решение, когда учёные набираются смелости заглянуть в другие области человеческого знания. Давно замечено, что между некоторыми дисциплинами возникают поистине удивительные связи. Иногда кажется, что эти аналогии притянуты за уши, надуманны, попросту невозможны. Что, например, может быть общего между слизевиками и распределением материи во Вселенной?
Слизневая плесень Physarum polycephalum. Источник изображения: sciencesource.com
В начале года группа исследователей опубликовала статью, в которой утверждается, что созданная учёными модель, где за основу взята слизистая плесень, наилучшим образом предсказывает явления космического порядка.
Изначально исследователи поставили перед собой неординарную задачу - научиться предсказывать форму «космической паутины» - нитеобразной структуры, которая явственно прослеживается у нашей Вселенной. Она меняется с течением времени и учёные пытаются понять, какие силы стоят за этими трансформациями. Считается, что сразу после Большого взрыва материя была распределена равномерно. Однако затем за дело взялась гравитация.
Области с чуть большей плотностью притягивали к себе дополнительное вещество, из-за чего они становились ещё гуще, а «пустоты» ещё более пустыми. В результате образовалась структура, чем-то похожая на рыбачью сеть или паутину. В тех местах, где происходило пересечение «нитей», образовались первые галактики, пространство между которыми было заполнено разрежёнными газом и пылью, то есть межгалактической средой. Звезды, как известно, излучают свет, поэтому составить карту расположения галактик несложно. Однако увидеть всю паутину гораздо труднее, и именно поэтому учёным потребовалась помощь слизевика, носящего наименование Physarum polycephalum.
В сущности, это всего лишь одна огромная клетка, однако она удивительно сложна. У неё огромное количество ядер, но нет мозга. При этом слизевик каким-то образом умудряется формировать воспоминания, учиться и даже передавать свои знания себе подобным. Изучением этих потрясающих свойств занимаются биологи, астрономов же больше заинтересовало то, как он движется. Пытаясь найти пищу, это существо простирается во все стороны. Если какая-то его часть нащупывает что-то съедобное, весь организм начинает прирастать именно в этом направлении. По своей сути этот механизм не слишком сильно отличается от того, который демонстрируют скопления материи во Вселенной, если источником пищи в данном случае назначить гравитацию.
Молодой учёный из Калифорнийского университета в Санта-Крусе предположил, что математически эволюция космической паутины должна в значительной степени напоминать рост слизевика. Команда, в которую он входил, взяла компьютерную модель роста этой плесени и модифицировала её с учётом трехмерной природы пространства. После этого исследователи ввели в симуляцию точки расположения галактик, обозначили их как источники пищи, и «запустили» рост плесени. В результате получилась сложнейшая карта вероятных связующих нитей между галактиками.
Затем учёные сравнили то, что получилось у них, с данными реальных наблюдений за авторством космического телескопа «Хаббл». Сходство было поразительным. Там, где модель предполагала наличие газа, был газ. Там, где его должно было быть много, его и в самом деле было много. Значит ли это, что ничтожная плесень и гигантские галактики связаны каким-то непостижимым, совершенно невероятным образом? Скорее всего, нет. Это просто означает, что жизнь использует для решения тех или иных задач самые эффективные методы из всех возможных. Идёт путём наименьшего сопротивления, знает она об этом или нет. И это показывает нам, гораздо более сложным существам, что даже безмозглый организм способен помочь понять сложнейшие вопросы мироздания.
Изначально исследователи поставили перед собой неординарную задачу - научиться предсказывать форму «космической паутины» - нитеобразной структуры, которая явственно прослеживается у нашей Вселенной. Она меняется с течением времени и учёные пытаются понять, какие силы стоят за этими трансформациями. Считается, что сразу после Большого взрыва материя была распределена равномерно. Однако затем за дело взялась гравитация.
Области с чуть большей плотностью притягивали к себе дополнительное вещество, из-за чего они становились ещё гуще, а «пустоты» ещё более пустыми. В результате образовалась структура, чем-то похожая на рыбачью сеть или паутину. В тех местах, где происходило пересечение «нитей», образовались первые галактики, пространство между которыми было заполнено разрежёнными газом и пылью, то есть межгалактической средой. Звезды, как известно, излучают свет, поэтому составить карту расположения галактик несложно. Однако увидеть всю паутину гораздо труднее, и именно поэтому учёным потребовалась помощь слизевика, носящего наименование Physarum polycephalum.
Слизневая плесень Physarum polycephalum. Источник изображения: wikimedia.org
В сущности, это всего лишь одна огромная клетка, однако она удивительно сложна. У неё огромное количество ядер, но нет мозга. При этом слизевик каким-то образом умудряется формировать воспоминания, учиться и даже передавать свои знания себе подобным. Изучением этих потрясающих свойств занимаются биологи, астрономов же больше заинтересовало то, как он движется. Пытаясь найти пищу, это существо простирается во все стороны. Если какая-то его часть нащупывает что-то съедобное, весь организм начинает прирастать именно в этом направлении. По своей сути этот механизм не слишком сильно отличается от того, который демонстрируют скопления материи во Вселенной, если источником пищи в данном случае назначить гравитацию.
Исследователи разработали компьютерный алгоритм, основанный на поведении организма, и применили его к данным, содержащим положения 37 000 галактик («пищи» для плесени слизи). Алгоритм создал трехмерную карту сложной волокнистой сети базовой космической сети (пурпурной структуры на изображении). Галактики представлены желтыми точками на трех изображениях вставок. Рядом с каждым снимком галактики находится изображение галактик с наложенными на них связующими нитями космической паутины (фиолетового цвета). Источник изображения: nasa.gov
Молодой учёный из Калифорнийского университета в Санта-Крусе предположил, что математически эволюция космической паутины должна в значительной степени напоминать рост слизевика. Команда, в которую он входил, взяла компьютерную модель роста этой плесени и модифицировала её с учётом трехмерной природы пространства. После этого исследователи ввели в симуляцию точки расположения галактик, обозначили их как источники пищи, и «запустили» рост плесени. В результате получилась сложнейшая карта вероятных связующих нитей между галактиками.
Затем учёные сравнили то, что получилось у них, с данными реальных наблюдений за авторством космического телескопа «Хаббл». Сходство было поразительным. Там, где модель предполагала наличие газа, был газ. Там, где его должно было быть много, его и в самом деле было много. Значит ли это, что ничтожная плесень и гигантские галактики связаны каким-то непостижимым, совершенно невероятным образом? Скорее всего, нет. Это просто означает, что жизнь использует для решения тех или иных задач самые эффективные методы из всех возможных. Идёт путём наименьшего сопротивления, знает она об этом или нет. И это показывает нам, гораздо более сложным существам, что даже безмозглый организм способен помочь понять сложнейшие вопросы мироздания.
Комментарии1
