單細(xì)胞生物行為：解開最大宇宙謎團(tuán)的鑰匙

現(xiàn)代宇宙學(xué)預(yù)測(cè)，當(dāng)前宇宙中的物質(zhì)已經(jīng)集結(jié)成一個(gè)巨大的絲狀網(wǎng)絡(luò)，通俗地說就是“宇宙網(wǎng)”。這些物質(zhì)要么無法通過電磁技術(shù)觀測(cè)，要么在放射中因太過分散而不能成像，因此對(duì)這一宇宙網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試極為有限。

廣域觀測(cè)確實(shí)揭示了星系分布中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但這些發(fā)光的星系只占不到10%的重子物質(zhì)。有關(guān)星系間介質(zhì)通過遙遠(yuǎn)類星體光譜吸收的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為這一模型提供了佐證，但還沒有最終將漫射的星系間介質(zhì)與宇宙網(wǎng)聯(lián)系起來。

在本文中，科學(xué)家闡釋了一種新的方法。該方法的靈感源自一種叫作多頭絨泡菌的黏菌，這種方法能夠根據(jù)星系觀測(cè)推斷宇宙網(wǎng)的密度場(chǎng)?？茖W(xué)家將該技術(shù)應(yīng)用于星系和局部宇宙的吸收線觀測(cè)，證明了大部分星系間介質(zhì)確實(shí)存在于宇宙網(wǎng)中。

利用單細(xì)胞生物行為解開謎團(tuán)

對(duì)于人類最難以解決的問題，其答案可能就存在于那些令人難以置信的微小生物中。

在浩瀚的宇宙中，大約有1 000億個(gè)星系，每個(gè)星系中都包含大量恒星、行星和塵埃。這些數(shù)量龐大的星系通過一個(gè)巨大的宇宙網(wǎng)連接在一起，該網(wǎng)絡(luò)由暗物質(zhì)構(gòu)成，是一種至今被證明無法直接觀測(cè)到的看不見的力量。

但科學(xué)家認(rèn)為，通過仔細(xì)觀察一種地球單細(xì)胞生物的行為，他們可能已經(jīng)找到了這些宇宙中最棘手問題的理想類似物，這種生物就是黏菌。黏菌群由數(shù)百萬個(gè)單細(xì)胞生物組成，它們通過復(fù)雜的絲狀網(wǎng)絡(luò)一起移動(dòng)并尋找食物。

一項(xiàng)新的研究表明，這種黏菌天生就能將不同的位置互相連接起來，因此也許能夠創(chuàng)建最初的宇宙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地圖?？茖W(xué)家利用一種基于黏菌行為的計(jì)算機(jī)算法，構(gòu)建了一張3D宇宙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)地圖。研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)快報(bào)》上。

這項(xiàng)新成果的第一作者、加州大學(xué)圣克魯斯分校研究員約瑟夫·伯切特（Joseph Burchett）表示：“最簡單的生命形式之一竟然能讓我們洞察宇宙中最大規(guī)模的結(jié)構(gòu)，這真是令人驚嘆！”

宇宙黏菌

黏菌可能看起來簡直就像是源自科幻恐怖電影里的某樣?xùn)|西，但它們是完全無害的。這些單細(xì)胞生物以每小時(shí)1毫米的速度緩慢爬行，尋找它們賴以生存的死亡植物。盡管它們是單細(xì)胞生物群落，但這些黏菌的智力卻具有欺騙性——人們無法想象它們竟然能夠以最高效、最復(fù)雜的途徑來實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于黏菌行為和宇宙中已繪制的37 000個(gè)星系位置的計(jì)算機(jī)算法。

連接星系和宇宙中所有其他結(jié)構(gòu)的宇宙網(wǎng)由暗物質(zhì)和氣體細(xì)絲組成。這些暗物質(zhì)和氣體細(xì)絲滋養(yǎng)著星系，并催生星系中的恒星。氣體細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)堪稱宇宙中最大規(guī)模的結(jié)構(gòu)之一。

這些細(xì)絲以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)延伸至數(shù)百萬光年，其間被巨大的空洞隔開。但是，無論其規(guī)模是大還是小，其中的氣體都相當(dāng)微弱，難以被探測(cè)到。

同時(shí)，科學(xué)家們認(rèn)為，暗物質(zhì)約占宇宙質(zhì)量的70%，但人們同樣無法看見它。因此，宇宙網(wǎng)實(shí)際上是看不見的。但是，通過運(yùn)行黏菌信息算法，研究人員成功地繪制出了一張氣體細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)地圖。這些氣體細(xì)絲以一種最具創(chuàng)造性、最有效的方式將星系連接在一起。

點(diǎn)亮黑暗之網(wǎng)

科學(xué)家并沒有就此止步，而是接著分析了350個(gè)類星體發(fā)出的紫外線。從本質(zhì)上說，這些類星體是龐大而明亮的活動(dòng)星系核——這些結(jié)構(gòu)就像一個(gè)宇宙手電筒，透過宇宙網(wǎng)絡(luò)熠熠生光。

這些發(fā)現(xiàn)與其他探索宇宙暗物質(zhì)的工作相輔相成。美國宇航局（NASA）推出的廣域紅外巡天望遠(yuǎn)鏡（WFIRST）計(jì)劃便是此類工作之一，其目的旨在探測(cè)宇宙并直接觀測(cè)暗物質(zhì)。該計(jì)劃預(yù)計(jì)將于21世紀(jì)20年代中期完成，被認(rèn)為是哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者。它將依賴于微引力透鏡技術(shù)，利用附近的一個(gè)星系來放大它周邊的星系，從而觀測(cè)到遙遠(yuǎn)的宇宙。

資料來源 inverse.com