黏菌不会思考，但它们能计算。这种单细胞生物在食物充足的时候会独立生存，但在艰难时期，它们会聚集在一起形成一个集体生物，展现出 探索、学习 和 记忆 的能力，以寻找食物——对于没有大脑或神经系统的生物来说，这已经相当不错了。其中一种黏菌，即多头绒泡菌（Physarum polycephalum），已成为许多领域研究人员的宠儿，他们利用其开拓性的特性来分析从 古代道路 到 现代购物者 的各种事物。现在，天文学家设计了一种该生物的数字版本，以研究宇宙本身。
“它们不仅不是动物或植物，甚至也不是真菌。它们是原生生物，一种更简单的生命形式，”加州大学圣克鲁兹分校的天文学家 Joseph Burchett 说，他是这项受黏菌启发的最新研究的合著者。 Joseph Burchett
而一种基于这些简单生命形式的算法似乎在其他计算机模拟失败的地方取得了成功。根据最近发表在《 天体物理学杂志快报 》上的研究，它预测了天体物理学家认为遍布整个宇宙的、主要由看不见的物质细丝组成的复杂网络的精确形态。以前的观测可能只看到了这个难以捉摸的结构的狭窄一瞥，一些星系似乎勾勒出了明显的细丝，但 Burchett 说，这个计算机模型在黏菌的启发下，首次将所有可用证据整合成了一个我们局部宇宙网的统一地图。他预计，这项模拟将指导像他一样的天文学家，帮助他们理解星系是如何演化的，以及为什么有些星系最终会消亡。
用肉眼可以看到的每一个恒星都位于我们的银河系中，但这只是其中一小部分。星系本身聚集在细丝中，这些细丝又串联起来形成一个庞大得令人难以置信的“宇宙网”，其中包含由巨大的虚空分隔开的物质“细丝”。
要仔细观察整个宇宙是困难的，因为我们相比之下太渺小了（人类试图绘制这样的地图，就像细菌试图可视化地球、太阳系和附近星系一样）。但研究人员使用了三种技巧来掌握宇宙网。
首先，天文学家注意到，星系似乎大致排列成一条线，一个接一个。其次，哈勃太空望远镜观测到许多遥远的类星体（极其明亮的星系）像探照灯一样横跨星系际空间。通过测量这些光束在传播过程中变暗的程度，研究人员可以知道它们沿途遇到的网络细丝（通常由中性氢追踪）的位置。但这些观测非常狭窄——Burchett 称之为“粒子束探针”。为了全面了解整个网络，研究人员转向了第三种工具：计算机模拟。
这些程序致力于模仿整个宇宙的发展。它们从大爆炸后的光滑粒子汤开始——包括普通物质和被认为是古代和现代宇宙主要成分的看不见的“暗物质”。然后，当引力将这两种物质拉到一起形成团块时，宇宙就会膨胀，将这些团块拉伸成各种大小的细丝，从而形成宇宙网。这些模型预测了整体结构，包括粗细部分，但由于它们是从随机配置开始的，因此它们生成的地图并不匹配真实宇宙，例如，银河系在这里，仙女座星系在那里。Burchett 说，其他从实际观测中建立起来的模型可以正确地估算出星系附近的网络物质总量，但难以重现远处精细的细丝。他想要两者兼备。
这时黏菌出现了。对沿宇宙网流动的气体如何影响恒星和星系形成感兴趣的 Burchett，正在努力寻找一个能满足他需求的模型。当一位名叫 Oskar Elek 的计算机科学家同事建议，德国艺术家 Sage Jenson 创作的受黏菌启发的艺术品，在网络经济连接方面显得异常相似时，Burchett 最初是持怀疑态度的。但在 Elek 修改了黏菌代码，让它以散布在 3D 空间中的星系为“食物”（而不是在一个平坦的培养皿上）后，相似之处不容忽视。“当他给我看结果时，我惊呆了，”Burchett 说。
工作原理如下：整个模型让虚拟黏菌细胞在一个包含超过 37,000 个真实星系（来自斯隆数字巡天）的地图上自由移动，这个地图覆盖了近十亿光年长、约 2.5 亿光年宽的体积，其中较大的星系代表较大的食物堆。当这些生物寻找最有效的方法来到达各种“盛宴”时，它们会留下痕迹，研究人员希望这些痕迹能描绘出真实的宇宙网。乍一看，该模型似乎产生了正确的结构，细丝跨越了假定的尺寸范围，但仅仅看起来合理还不够。
为了对地图进行压力测试，他们将其与数字生成的虚假宇宙进行了比较。他们将一个传统宇宙学模型从大爆炸向前推进到现代，得到一个具有现实暗物质和星系分布模式的完整宇宙网。然后，他们丢弃了暗物质，只给黏菌喂食可见星系。在虚拟的“饕餮盛宴”平息后，黏菌成功地几乎完美地追踪了被丢弃的暗物质的网络模式，包括粗细丝线，无论是在大星系附近还是遥远的地方。
确信黏菌模型知道如何找到网络的不可见结构后，团队着手将所有三条证据线索联系起来。他们回到了他们基于斯隆数字巡天所见的真实可见星系真实位置而生成的真实宇宙的数字地图，并将其与哈勃的“粒子束探针”对网络的观察进行了比较。
他们发现一切基本都匹配。在黏菌地图预测为空白的地方，哈勃看到了很少的中性氢气体。在黏菌地图预测为细网上细丝的地方，哈勃看到了中等浓度的氢气体。Burchett 表示，天文学家一直认为星系际空间中的氢气会追踪宇宙网，而“这是两者之间首次确凿的关联”。
然而，在黏菌最密集的地方，哈勃实际上却看到了中性氢气体的下降。要么是算法未能检测到网络最强壮的点，要么是它成功了，而哈勃难以看到这些热点。Burchett 倾向于后者。他说，网络在剧烈的宇宙交叉路口处最为发达，那里碰撞的星系会产生冲击波，超大质量黑洞会将能量喷射到深渊中。在这些区域，混乱的活动会撕裂氢气，而哈勃对这些残骸视而不见。
最终，他希望黏菌地图能够帮助解决长期存在的争议，例如宇宙网是否有助于星系形成。要形成一颗恒星，需要相对静止的气体才能被引力吸引聚集。在更粗的网络中，气体可能会流动得太快，呼啸而过而不是聚集在一起形成恒星——因此，位于这些网络中心的星系可能会相对较快地消亡。“现在，这张地图为从生态系统的角度研究星系及其气体储备提供了一条前进的道路，”Burchett 说。
但还需要更多的观测来验证这张地图是否真正代表了研究人员所希望的样子。未来十年内将上线的新望远镜，例如智利的 西蒙斯天文台（预计 2021 年首次亮相），或者定于 2031 年发射的 Athena X 射线卫星，将有助于了解黏菌的智慧究竟能延伸多远。
