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人类大脑是已知宇宙中最复杂的物体。一项新研究表明，大脑中有890 亿个神经元，每个神经元平均有 7,000 个连接，所有这些实体的物理结构可能都处于岌岌可危的状态。

美国西北大学的两位物理学家海伦·安塞尔(Helen Ansell)和伊斯特万·科瓦奇(István Kovács)现在利用统计物理学来解释高度详细的 3D 地图中所见的复杂性，该地图不仅是人类大脑的一部分，也是小鼠和果蝇大脑的一部分。

在细胞层面上，他们的框架表明，我们头骨内包裹的高级硬件处于接近相变的结构最佳点。

“一个常见的例子就是冰融化成水。它仍然是水分子，但它们正在从固体转变为液体，”安塞尔解释道。

“我们当然不是说大脑快要融化了。事实上，我们无法知道大脑可能处于哪两个阶段之间。因为如果它处于临界点的两侧，它就不是大脑了。”

过去，一些科学家怀疑相变在生物系统中发挥着重要作用。包围细胞的膜就是一个很好的例子。这种脂质双层在凝胶和液体状态之间波动，让蛋白质和液体进出。

然而，相比之下，中枢神经系统可能会处于一个关键的转变点上，但实际上永远不会变成其他东西。

这一临界点的共同特征是神经元的枝状结构，称为分形图案。分形，就像雪花、分子或星系分布中所见的分形一样，出现在最复杂的系统中。在物理学中，分形维数是一个“临界指数”，位于 混沌的边缘，介于有序和无序之间。

安塞尔和科瓦茨现在认为，3D 大脑重建中分形的纳米级存在就是这种“临界性”的标志。