科学家正通过黏菌的行为方式来研究宇宙。

宇宙蛛网结构想象图。M. Weiss / CfA

新研究结果显示，宇宙的行为方式在某种程度上和黏菌极为相似。

宇宙大尺度结构的主体是星系群和星系团。这些星系群和星系团周围不仅仅是浩瀚的虚空，还有大量的气体纤维穿梭其间，将星系群和星系团乃至超星系团连接起来。科学家一直想弄清楚的一点是，这些纤维对于星系的演化而言究竟起着什么作用。

以美国新墨西哥州大学天文系Farhanul Hasan为首的一批科学家，最近研发了一种新颖的方式，来识别这些纤维并将它们归类。他们在研究过程中求助了一种黏菌模拟器，试图理解宇宙纤维在星系演化中扮演的角色。

黏菌是地球上最独特的生命形态之一。一些黏菌本质上是由多种生物组成的群落。通过把血管似的网络向着周边扩张出去，黏菌可以通过规划像迷宫一样的路线找到食物，并返回原来的据点。黏菌做到这一点相当不容易，因为它们并没有大脑。而它们的这种独特能力，使得它们在天体物理学研究中有了参考价值。

天文学家努力想要解开的谜团之一，是星系的形成和演化方式。想要揭开这些谜团，人们通常会测量星系的质量，了解活跃星系核的反馈，以及研究超新星的爆发等。这些事件大多发生在星系内部。但星系的外部环境同样会影响它的演化。连接星系的宇宙蛛网纤维在星系的演化中是否扮演着某种角色，同样也是科学家希望搞清楚的。

宇宙在最大尺度上的结构。NASA / ESA / E. Hallman

这些纤维是星系之间物质的桥梁，纤维的交叉处还会形成密度较高的节点。在这张巨大的蜘蛛网中，星系群、星系团和超星系团较容易识别；但要找到单一的某条纤维却相当困难。然而确认纤维的位置却很重要，因为它影响着星系的演化。科学家至今没有能够很好地了解这些纤维，很可能是因为没有能够很好地识别这些纤维，或者根本就没有看到这些纤维。

而黏菌可以帮助他们。通过一个新颖的模型，这些科学家可以对大尺度宇宙空间中物质密度的变化进行估算。

这个名为“蒙特·卡洛绒泡菌机器人（Monte Carlo Physarum Machine）”的计算工具是基于一种真实的黏菌类生物——多头绒泡菌研发的，它能够还原复杂的运输网络。科学家把多头绒泡菌当成生物计算机，用以在迷宫中导航，或设计交通系统。

该模型最著名的案例是工程师曾用它再现了东京的地铁网络。他们用麦片代替东京周围的卫星城，黏菌长出了连接麦片的营养输送网络，这个网络的结构与现实中东京的地铁网络极为相似。

而在对宇宙结构的研究中，星系和星系团代替了麦片。研究人员表示这种方法能够显著提高对宇宙纤维的识别率。他们发现宇宙蛛网既能够从星系中抽取气体，也能够给星系补充气体。

研究人员还将黏菌模型的模拟结果，和其他模型的模拟结果进行了比较。结果发现二者之间有着明显差异。研究人员发现其他模型仅连接了更多大质量星系，而黏菌模型不仅连接了大量的星系，还能识别出许多宇宙纤维，并忠实地对暗物质的分布情况进行追踪。黏菌模型还原的纤维形态也更自然。

黏菌模型为研究宇宙纤维对星系演化的影响做出了贡献。以往的研究认为，一旦星系靠近纤维，星系内恒星的形成率就会下降。而黏菌模型的模拟结果显示，无论星系的质量为何，宇宙纤维与星系的距离远近，都不会对星系内的恒星形成产生影响。

与其他模型相比，黏菌模型还更善于识别那些较为暗弱的纤维状结构。模拟结果显示几乎所有星系都与宇宙纤维相连，或位于宇宙纤维的附近。

宇宙结构与黏菌行为的相似性还能告诉我们更多。模拟结果显示，在红移值约等于2的早期宇宙中，无论星系和宇宙纤维的距离远近，它们内部的恒星形成水平都是相似的。这表明早期的宇宙纤维能够为星系有效补充气体，使它们快速成长。这一发现或许可以解释为什么韦布望远镜会在早期宇宙中发现大质量星系。

而随着宇宙继续演化，情况逐渐发生了变化。模拟结果显示，在随后的100亿年中，粗大的宇宙纤维会减少星系获得的气体量，进而降低恒星形成的速度。

虽然不能证明宇宙就是一个生物，但宇宙的行为方式表明，它确实具有某些生物才有的特征。随着技术的进一步提升，更多的高质量数据会被引入。而帮助人类理解这些数据的，或许还是需要依靠黏菌这样的低等生命体。

不同红移值的宇宙中蛛网结构的密度差异。Hasan

参考Filaments of The Slime Mold Cosmic Web And How They Affect Galaxy Evolutionhttps://arxiv.org/abs/2311.01443