غاز يتظاهر بأنه دماغ سريع
سحابة من الذرات مبردة إلى ما يقارب الصفر المطلق تبدأ فجأة في التصرف كدماغ. ذرة مثارة واحدة تشعل تفاعلًا متسلسلًا — الجيران «يشتعلون» تلو الآخر، وتجري عبر الغاز انهيارات جليدية من النشاط. يسمي الفيزيائيون هذا بالتيسير الريدبيرغي: الذرات تُثار بسهولة أكبر إذا كان بجوارها ذرة مثارة بالفعل. تشبه العملية بشكل مذهل الطريقة التي تتبادل بها الخلايا العصبية الإشارات الكهربائية عبر المشابك.
في التجربة، انقسم النظام بوضوح إلى مرحلتين. مرحلة ممتصة — حيث تخمد الانهيارات بسرعة. ومرحلة نشطة — حيث يدعم الاستثارة نفسه. عند النقطة الحدودية بينهما، يدخل النظام في حالة حرجة، مشابهة لتلك التي يُشتبه في وجودها في الدماغ العامل. هنا، تخضع أحجام الانهيارات لقانون قوة: الصغيرة كثيرة، والكبيرة قليلة. ويصبح شكلها عالميًا. أكد المؤلفون لأول مرة هذه المؤشرات على الحرجة في نموذج فيزيائي مضبوط.
ولمنع النظام من التلاشي، أضاف العلماء ضخًا متحكمًا فيه — وهو نوع من الموارد الأيضية التي تعوض فقد الذرات. سمح هذا بإبقاء الغاز في حالة ثابتة غير متوازنة، مثل كائن حي يستهلك الطاقة ويعيد بناءها باستمرار. في المرحلة النشطة، ظهرت تذبذبات عشوائية مع ارتفاعات نادرة لكنها ضخمة — ما يسمى بـ«انهيارات التنين». هذا النمط يذكر بـالنشاط الإيقاعي للشبكات العصبية الذي يرافق معالجة المعلومات.
يحول هذا العمل غاز ريدبيرغ فائق البرودة إلى محاكٍ قوي لعلم الأعصاب. هنا يمكن ضبط معاملات يكاد يكون من المستحيل التقاطها في الخلايا الحية، واختبار نظريات حول كيف يولد السلوك الجماعي للخلايا العصبية وظائف الدماغ المعقدة.
يمكن أن تكون ذرات ريدبيرغ أكبر بآلاف المرات من الذرات العادية — ذرة واحدة بهذا الحجم تعادل بكتيريا، وإلكترونها يبعد عن النواة لدرجة أنه يشعر بأدنى تأثير من الجيران.
في رواية «العمى الكاذب» لبيتر واتس، يعمل عقل فضائي على مبادئ تذكرنا بالديناميكا الحرجة: فهو لا يفكر بشكل مستمر، بل «يستيقظ» استجابة للمنبهات، مثل الانهيارات في غاز ريدبيرغ.