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宇宙理论如何帮助我们理解血管、大脑和树木
一百多年来，科学家们一直对一个简单的问题感到困惑：为什么自然网络（如血管、神经元、树枝和植物根）看起来是这样的？这些结构在生命系统中随处可见，但它们遵循令人惊讶的相似模式。长期以来，研究人员认为答案就是效率。这个想法是……宇宙理论如何帮助我们理解血管、大脑和树木的帖子首先出现在 Knowridge Science Report 上。
来源:Knowridge科学报告一百多年来，科学家们一直对一个简单的问题感到困惑：为什么自然网络（如血管、神经元、树枝和植物根）看起来是这样的？
这些结构在生命系统中随处可见，但它们遵循令人惊讶的相似模式。
长期以来，研究人员认为答案就是效率。
这个想法是，大自然使用尽可能少的材料构建网络，就像设计最短的一组电线来连接点一样。但当科学家根据这些数学模型测试真实的生物网络时，结果与现实并不完全相符。
根据伦斯勒理工学院的最新研究，问题不在于自然，而在于数学。
“我们在一个维度上思考，”物理学家孟相一解释道。 “我们将生物网络视为细线。但在现实生活中，这些结构具有厚度、表面和体积。它们生活在三维空间中。”
在《自然》杂志上发表的一项研究中，孟和他的同事表明，自然网络遵循从一个意想不到的地方借来的规则：弦理论。
弦理论是一个复杂且尚未得到证实的框架，物理学家用它来探索宇宙最深层的结构。令人惊讶的是，它的数学对于描述生命系统如何自我组织非常有用。
在 20 世纪 80 年代，研究弦理论的物理学家开发了方程来描述“最小表面”——连接空间中物体的最平滑、最有效的方式。
想象一下肥皂膜在金属丝框架上伸展。孟的团队意识到这些相同的方程可以解释生物网络如何生长和分支。
传统模型预测网络大多一分为二，形成简单的 Y 形分支。但大自然要多样化得多。树枝、血管和神经元经常同时分裂成三个、四个甚至更多方向。弦理论中基于表面的规则自然地允许这些复杂的连接。