کیهان‌شناسی، مغز و اینترنت، چه ربطی به هم دارند؟

arezoo — Tue, 20 Nov 2012 16:52:52 +0000

یان زرینا (Jan Zverina)

برگردان:

احسان سنایی

یان زرینا - طبق پژوهشی که اخیراً در نشریه Nature’s Scientific Reports انتشار یافته، ساختار جهان هستی و قوانینی که بر آن حکم می‌رانند، احتمالاً مشابه ساختار کلی و نحوه رشد مغز انسان، و همچنین سایر شبکه‌های پیچیده‌، نظیر اینترنت، و شبکه اعتماد فی‌مابین مردم در زمینه اجتماع است.

دیمیتری کریوکوف (Dimitri Krioukov)، از متخصصین مرکز ابررایانه‌ایِ سن‌دیه‌گو (SDSC)، واقع در دانشگاه کالیفرنیا-سن‌دیه‌گو؛ و از نویسندگان گزارش این تحقیق، می‌گوید: "به هیچ عنوان نمی‌گوییم که جهان، یک مغز یکپارچه، یا یک کامپیوتر است؛ بلکه هم‌ارزیِ یافت‌شده مابین نحوه رشد جهان و ساختار شبکه‌های پیچیده، قویاً حکایت از این دارد که قوانین مشابهی بر ساختار دینامیکی ِ این سامانه‌های پیچیده و در عین حال متفاوت، حکم می‌رانَد".

توانایی پیش‌بینی ساختار دینامیکی ِ شبکه‌های پیچیده، چالش بزرگی در کل زیرشاخه‌های علم شبکه محسوب می‌شود. تشابهات ساختاری و دینامیکی موجود بین شبکه‌های مختلف، حاکی از آن است که شاید اصلاً پای قوانین جهان‌شولی در میان باشد؛ هرچند که ماهیت و ریشه‌های مشترک این قوانین هنوز مشخص نباشد.

پژوهش‌گران، با کمک شبیه‌سازی‌های پیچیده ابررایانه‌ای از جهان هستی، و استفاده از برخی محاسبات مرتبط، هم‌اینک اثبات کرده‌اند آن شبکه‌ای که با کمک روابط علت و معلولی، از ساختار فضا و زمانِ جهان شتاب‌گیرنده‌مان تصویرسازی می‌کند، نموداری‌ست که شباهت بسیاری به باقی شبکه‌های پیچیده، نظیر اینترنت و شبکه‌های اجتماعی و حتی زیستی دارد. کریوکوف در این‌باره می‌گوید: "این یافته‌ها، هم برای علم شبکه و هم برای کیهان‌شناسی مؤید معناست. ما فهمیده‌ایم که دینامیک حاکم بر نحوه رشد بزرگ‌مقیاس ِ شبکه‌ها و روابط پیچیده علت و معلولی (در بلندمدت)، رفته‌رفته رو به تشابه می‌گذارد و خبر از مشابهتی ساختاری بین این شبکه‌ها می‌دهد".

نمایش ساده‌ای از نحوه هم‌ارزی دو سطحی که نمایانگر هندسه فضا، و ساختار دینامیکی ِ شبکه‌های پیچیده‌اند

مایکل نورمن (Michael Norman)، مدیر مرکز SDSC هم اظهار می‌کند: "این [کار] از نمونه‌های بی‌نقص یک پژوهش‌ بین‌رشته‌ای، در مسیر پیوند ریاضیات، فیزیک و علوم رایانه، به شیوه‌های کاملاً نامتعارف است. چه کسی فکرش را می‌کرد که ظهور فضا-زمانِ چهاربعدی از خلال یک خلأ کوانتومی، ربطی به نحوه رشد اینترنت داشته باشد؟ در بطن هردوی این‌ها، علیت ریشه دوانده است و لذا وجود شباهتی که کریوکوف و همکارانش از آن پرده برگرفته‌اند، انتظار می‌رود".

البته شبکه‌ای که نشان از ساختار جهان هستی می‌دهد، ابعادی نجومی دارد – و در واقع حتی می‌تواند بی‌نهایت باشد. اما حتی هم اگر بی‌نهایت باشد، بهترین حدس پژوهش‌گران این خواهد بود که دست‌کم ۱۰^۲۵۰ اتم را در خودش جا داده است (که می‌شود یک ۱ و ۲۵۰ صفر روبرویش). مثلاً تعداد مولکول‌های آب در کل اقیانوس‌های زمین، در حدود ۱۰^۴۶ x ۴.۴ عدد برآورد می‌شود.

اما پژوهش‌گران، با اثبات این نکته که ویژگی‌های بنیادین این شبکه‌ها، در قالب برخی مؤلفه‌های معین (از قبیل میزان «انحنا»ی فضا و عمر جهان)، ربطی به ابعادشان پیدا نمی‌کند، روشی را برای کاهش مقیاس این شبکه‌های یکدست پیدا کرده‌اند تا امکان مقایسه‌شان فراهم شود. این تیم، بعد از اِعمال روش مذکور، از ابررایانه Trestles وابسته به مرکز SDSC، به‌منظور شبیه‌سازی از شبکه علت و معلولی ِ حاکم بر نحوه رشد جهان هستیْ استفاده کرد. رابرت سینکوویتس (Robert Sinkovits)، از دانشمندان علوم رایانه‌ایِ SDSC، با موازی‌سازی و چینش بهینه دستورالعمل‌ها موفق شد طی بالغ بر تنها یک شبانه‌روز، محاسباتی را صورت دهد که تصور می‌رفت اقلاً سه الی چهار سال پیاپی زمان ببرند.

او می‌گوید: "گذشته از انجام فوق‌العاده سریع‌تر این محاسبات در مقایسه با چیزی که پیش‌تر تصورش می‌رفت، نتایج حاصله هم با پیش‌بینی‌های نظریِ پژوهش‌گران کاملاً از در هماهنگی درآمد". کریوکوف می‌گوید: "رایج‌ترین سؤالی که مردم احتمالاً بپرسند این است که آیا کشف این‌گونه هم‌ارزی میان ساختار شبکه‌های پیچیده و جهان هستی، می‌تواند یک تصادفِ صرف باشد؟ البته امکانش وجود دارد؛ اما احتمال وقوع چنین تصادفی هم فوق‌العاده کم است. نقش تصادف در فیزیک، فوق‌العاده کم‌رنگ است و تقریباً هرگز رخ نمی‌دهد. همیشه پای توضیحی در میان است که شاید ابتدا وضوح چندانی نداشته باشد".

ماریان بوگونا (Marián Boguñá)، از دانشگاه بارسلونای اسپانیا، که از اعضای این تیم هم بوده، می‌افزاید: "چنین توضیحی می‌تواند یک روز به کشف قوانین بنیادین مشترکی بیانجامد که دو پیامد محدودکننده‌شان، یکی قوانین گرانش (یا همان معادلات میدانی ِ اینشتین) است که ساختار دینامیکی جهان هستی را توصیف می‌کند؛ و یکی هم مجموعه‌معادلاتِ فعلاً ناشناخته‌ای که ساختار دینامیکی شبکه‌های پیچیده را توصیف می‌کنند".

منبع: Science Daily

توضیحات تصاویر:

۱ - "مغز کیهانی"، تصویرسازی انتزاعی اثر دین دیوس.

۲ - نمایش ساده‌ای از نحوه هم‌ارزی دو سطحی که نمایانگر هندسه فضا، و ساختار دینامیکی ِ شبکه‌های پیچیده‌اند / CAIDA/SDSC