Structura Universului şi legile care îi guvernează expansiunea s-ar putea asemăna mai mult decât s-a crezut cu structura şi dezvoltarea creierului uman şi a altor reţele complexe, precum Internetul sau reţelele de socializare bazate pe relaţii de încredere între oameni.
O lucrare nouă pe această temă a fost publicată în Scientific Reports, revistă din reţeaua Nature.
„Sub nicio formă nu pretindem că Universul este un creier global sau un computer”, a spus Dmitri Krioukov, co-autor al lucrării, publicată de Cooperative Association for Internet Data Analysis (CAIDA), care este situată la San Diego Supercomputer Center (SDSC), în cadrul Universităţii de Stat din California, San Diego. „Însă echivalenţa descoperită dintre expansiunea Universului şi cea a reţelelor complexe sugerează puternic că legi neaşteptat de similare guvernează dinamica acestor sisteme complexe foarte diferite.”
Simpla trasare a corespondenţelor dintre cele două suprafeţe care reprezintă geometriile Universului şi ale reţelelor complexe, dovedeşte că structurile şi dinamica la scară largă a creşterii lor sunt similare.
Credit: CAIDA/SDSC
Abilitatea de a prezice – lăsând-o la o parte pe cea de a controla – dinamica reţelelor complexe rămâne o provocare de bază în ştiinţa reţelelor. Similarităţile structurale şi dinamice dintre diferite reţele reale sugerează că unele legi universale le-ar putea guverna, deşi natura şi originea comună a acestor legi rămân un mister.
Prin efectuarea de simulări computerizate complexe ale Universului şi folosind o varietate de alte calcule, cercetătorii au dovedit că obişnuita reprezentare sub formă de reţea a structurii la scară largă a spaţiului şi timpului în Universul nostru aflat în accelerare este un grafic ce prezintă similarităţi remarcabile cu multe reţele complexe precum Internetul, reţelele sociale şi chiar cele biologice.
„Aceste descoperiri au implicaţii importante atât pentru ştiinţa reţelelor, cât şi pentru cosmologie”, a menţionat Krioukov. „Noi am descoperit că dinamica creşterii la scară largă a reţelelor complexe şi reţelelor de cauzalitate, este asimptotic (pe durate lungi de timp) aceeaşi, ceea ce explică similaritatea structurală dintre aceste reţele.”
„Acesta este un exemplu perfect de cercetare interdisciplinară care combină matematica, fizica şi ştiinţa computerelor în moduri total neaşteptate”, a precizat directorul SDSC, Michael Norman. Cine ar fi crezut că apariţia structurii spaţio-temporale a Universului nostru din vidul cuantic ar putea avea ceva de-a face cu dezvoltarea Internetului? Cauzalitatea este la originea ambelor concepte, aşadar similaritatea pe care Krioukov şi colaboratorii săi au descoperit-o este de aşteptat.”
Desigur, reprezentarea sub formă de reţea a structurii Universului are proporţii astronomice – de fapt ea poate fi infinită. Dar, chiar dacă este finită, cele mai bune estimări ale cercetătorilor spun că ea nu poate cuprinde mai puţin de 10250 atomi de spaţiu şi timp (adică cifra 1 urmată de 250 de zerouri). Ca o comparaţie, numărul de molecule de apă din toate oceanele lumii a fost estimat la 4.4 X 1046.
Totuşi, cercetătorii au găsit un mod de a micşora această reţea uriaşă şi de a-i păstra proprietăţile esenţiale, prin dovedirea că aceste proprietăţi nu depind de mărimea reţelei într-o plajă specifică de parametri, precum curbura şi vârsta Universului.
După micşorare, echipa de cercetare şi-a întors atenţia asupra lui Trestles, unul dintre supercomputerele de la SDSC, pentru a realiza simulări ale creşterii reţelei Universului. Prin paralelizare şi optimizarea aplicaţiei, Robert Sinkovits, cercetător în computaţie la SDSC, a reuşit să finalizeze în puţin peste o zi un calcul care a fost iniţial programat să dureze 3 până la 4 ani.
„Ca un bonus la faptul că am reuşit să finalizăm aceste simulări mult mai rapid decât ne-am fi imaginat, rezultatele s-au potrivit perfect cu predicţiile teoretice ale cercetătorilor”, a declarat Sinkovits.
„Cea mai frecventă întrebare care ar putea fi pusă este dacă echivalenţa asimptotică descoperită dintre reţelele complexe şi Univers ar putea fi o coincidenţă”, a precizat Krioukov. „Desigur că ar putea fi, însă probabilitatea unei asemenea coincidenţe este extrem de redusă. Coincidenţele în fizică sunt foarte rare, nu se petrec aproape niciodată. Există întotdeauna o explicaţie, care ar putea să nu fie întotdeauna evidentă.”
„O astfel de explicaţie ar putea într-o zi conduce la descoperirea legilor fundamentale comune ale căror diferite consecinţe sau regimuri limitatoare sunt legile gravitaţiei (ecuaţiile lui Einstein din teoria generală a relativităţii) care descriu dinamica Universului şi alte ecuaţii încă necunoscute care descriu dinamica reţelelor complexe”, a adăugat Marián Boguñá, membru al echipei de cercetare din cadrul Departament de Física Fonamental de la Universitatea din Barcelona, Spania.
Traducere realizată de Răzvan Gavrilă după human-brain-internet-cosmology-similar, cu acordul phys.org.
