美国物理学家证实「二维世界可能存在生命」，是真的吗？

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原本觉得是个神棍文章，细心看了一下还有点意思。不外这个文章分类在高能物理，我看不太懂具体推导，只能大要诠释一下了。

简单来说，作者机关了一种和广义相对论分歧的引力理论，申明在这个理论模子下，2+1D 时空可以存在近似于我们宇宙中的星系。而且发此刻二维空间中的神经收集可以实现与三维收集近似的复杂度。

下面的内容根基来自于题本家儿提到的新闻和原文的 introduction 部门。

先介绍一下布景吧，之前科学家遍及认为生物只能存在于 3+1 维时空（3 维空间，1 维时候）。因为跨越三维的空间里，牛顿引力不会发生不变的周期性轨道，因而高维空间里的行星和恒星的距离不会是不变的，温度也不会是不变的，所以很难发生生物，至少是近似于地球生物的这种需要不变温度的生物。

在 2 维空间中，之前人们认为有几个原因导致生物无法存在。第一个仍是引力的问题。广义相对论要求 2+1 维时空是处处平展的，也就是说 2+1 维时空里的行星感触感染不到恒星引力的存在（除非绕恒星一圈），也就不存在牛顿引力，所以无法形当作我们宇宙中的星系。第二个原因是，2+1 维时空的生物不克不及有单标的目的的消化管道。若是我们用一张纸代表二维生物，用一根线代表消化管道，消化管道两段必需毗连到生物体外面，也就是说这根线必需从纸边缘某处起头，到边缘另一处竣事，那么这条线必然把纸分为不连通的两部门。也就是说，单标的目的消化管道会将生物体劈当作两半。第三个原因是二维空间里，两条神经无法跨过对方，导致神经收集复杂度比三维低良多，因为不克不及形当作复杂的生物神经系统。

这篇文章本家儿要对于第一个原因（引力问题）和第三个原因（神经收集）给出了别的的可能。

作者假设 2+1 维时空不必遵守广义相对论，作者给出了一个与广义相对论分歧的 2+1D 的标量引力理论，在这个理论模子里，引力可以传布，所以时空可以不再是平展的，并且可以存在近似于三维的牛顿引力，这样就可能存在不变的轨道以及与我们相似的宇宙系统。

至于神经收集，作者认为三维的神经收集的复杂功能本家儿要来自于两点：小宿世界收集(small-world network)和临界现象(criticality)，这两个词是我本身随便翻译的。。。有更精确的翻译烦请列位告诉我。

小宿世界收集是指这个收集中大大都节点不相连，可是一个节点的邻人节点大大都是相连的，这样的收集布局有一个性质，就是肆意两个节点经由过程少量的边就可以毗连起来（边的数目=log(总节点数)），这就意味着，我们的大脑固然有良多良多的节点（神经元），可是任何两个神经元只需要经由过程少量的中心神经元毗连到一路。这样既包管了大脑的复杂度，又包管了大脑内部沟通的高效。

临界现象是指，在必然规模内，神经元会一路发出旌旗灯号或者一路休眠，这使得神经收集对外来的刺激更敏感。插一句，这个现象其实和物理里面的相变是一样的，在相变点，系统任何两个处所都是联系关系的（联系关系长度趋于无限），所以对于外来的扰动很是敏感。好比 0.1 度的水就是液体，可是 -0.1 度就是固体，所以在 0 度四周对于温度的转变很是敏感。不外相变点是一个点，然后在实际糊口中没法子让系统处在一个特心猿意马的点上（比如你永远无法精确的让水处在 0 度）。所以收集里必需存在某种机制，然这个收集在必然规模内都对外界刺激很敏感（Griffith phase）。

在 2+1D 时空中的收集布局，尽管不存在严酷的小宿世界收集，可是作者找到了一族随机收集，它们近似知足小宿世界收集的性质，而且可以在很大规模内都展示出临界现象。

所以这篇文章本家儿如果说，引力和神经收集复杂度不会限制生命在二维宿世界存在，当然作者也认可，还有一些此外可能的限制存在，好比之前我们提到的消化管道的问题。

下面扯一点虚的，生命的发生过程很是复杂，即使对于三维宿世界我们到此刻也知之甚少。即使引力和神经收集的限制不存在，仍然可能有其他复杂的身分导致生命无法存在；但从另一个角度来讲，生命的形态是由情况决议的，地球上有阳光、空气和水，所以地球的生物操纵它们保存，但我们凭什么假设所有的生命都需要这三要素呢？也就是说，即使在二维宿世界里没有不变的星系、没有复杂的神经收集，生命也有可能存在，只不外是以一种超乎我们想象的体例。