天文學(xué)家已經(jīng)使用一種基于粘液霉菌生長(zhǎng)模式的算法來繪制基本看不到的東西:氣體和暗物質(zhì)的宇宙網(wǎng)支撐著宇宙的本質(zhì)。
粘液霉菌(Physarum polycephalum)是地球上最怪異的生命形式之一,但是我們不應(yīng)該低估這些奇怪的膠狀斑點(diǎn)。
這是因?yàn)?,盡管出現(xiàn)了這種無腦生物,或者說它是在粘糊糊的卷須分支網(wǎng)絡(luò)中向外生長(zhǎng)的方式,卻能夠“解決”從計(jì)算角度來看實(shí)際上非常復(fù)雜的空間問題。
過去,基于P. polycephalum的旅行癖的模型解決了迷宮問題,確定了點(diǎn)之間的最短路徑,甚至重建了東京鐵路系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。
可是,粘菌模子到底敢于夢(mèng)想多大?好吧,答案是“相當(dāng)大”。在加州大學(xué)圣克魯斯分校的天文學(xué)家喬·伯切特(Joe Burchett)領(lǐng)導(dǎo)的新研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多頭體育的探索性本能有助于解決天體物理學(xué)中最重大的未知之一。
“由于這個(gè)問題要么是電磁不可見的(即暗的),要么太擴(kuò)散而無法在發(fā)射中成像,因此對(duì)該宇宙網(wǎng)范式的測(cè)試受到限制。”
換句話說,鑒于它是由看不見的暗物質(zhì)或稀疏的氣體細(xì)絲組成的,很難在我們的范圍內(nèi)觀察,我們?nèi)绾螄L試以實(shí)驗(yàn)方式可視化這種巨大的,看不見的宇宙網(wǎng),它是整個(gè)宇宙的腳手架?
對(duì)于史萊姆霉菌來說,這從來不是真正的問題。直到它。
加州大學(xué)圣克魯斯分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)是計(jì)算媒體研究員Oskar Elek,其靈感來自德國(guó)媒體藝術(shù)家Sage Jenson的作品,后者根據(jù)多頭P的覓食行為進(jìn)行了藝術(shù)模擬。
研究人員采用了詹森(Jenson)的2D模型,并進(jìn)行了附加修改,從而在三個(gè)維度上對(duì)其進(jìn)行了重新創(chuàng)建。然后,他們將所謂的“本地宇宙”中的37,000個(gè)星系的坐標(biāo)數(shù)據(jù)集提供給該算法,而史萊姆霉菌模型則發(fā)揮了作用:像往常一樣連接點(diǎn),但是這次是在天體上,為我們提供了虛擬的,優(yōu)化的重建宇宙網(wǎng)的實(shí)際外觀。
研究人員寫道:“星系有效地充當(dāng)了釋放到由每個(gè)星系的天體坐標(biāo)所定義的3D空間中的大量虛擬“粘液霉菌”物質(zhì)的“食物”來源。”
“這些物質(zhì)不斷在太空中移動(dòng)并最終達(dá)到平衡狀態(tài),追蹤從銀河系到銀河系的近似最佳運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。”
當(dāng)然,該算法生成的3D地圖只是人為的模擬-不能可靠地證明宇宙網(wǎng)的暗物質(zhì)和氣體細(xì)絲實(shí)際上在太空中的位置。盡管如此,研究人員說,這可能是我們最好的近似值,并且至少有一些證據(jù)可以支持這一說法。
雖然可能無法驗(yàn)證整個(gè)宇宙網(wǎng)的重建,但通過對(duì)煤泥模具的細(xì)絲與氫氣位置上的舊哈勃數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的抽查顯示,該算法的網(wǎng)絡(luò)是準(zhǔn)確的。
伯切特說:“由于粘液模,我們知道宇宙網(wǎng)的細(xì)絲應(yīng)該在哪里,所以我們可以利用哈勃光譜的類星體來探測(cè)該空間并尋找氣體的特征。”
“無論在模型中何時(shí)看到細(xì)絲,哈勃光譜都會(huì)顯示出氣體信號(hào),并且信號(hào)朝著細(xì)絲中間的地方變得更強(qiáng),在此氣體應(yīng)該更濃。”
我們是否會(huì)感到驚訝,像粘液霉菌本能這樣基本而又低下的東西可以幫助我們指出宇宙結(jié)構(gòu)的方向,而宇宙結(jié)構(gòu)本來是科學(xué)發(fā)現(xiàn)所無法企及的?研究人員說,是的,不是。