что такое фрактальность вселенной
Фрактальная вселенная
Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) — в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой бесконечной Вселенной. Метафизическая школа, изучающая данную теорию сосредотачивается на фундаментальных организационных принципах природы и называет данную концепцию дискретная фрактальная парадигма. Она подчеркивает иерархическую организацию систем природы от наименьших наблюдаемых элементарных частиц до наибольших видимых кластеров галактик. Новая фрактальная парадигма также выдвигает на первый план тот факт, что глобальная иерархия природы является весьма стратифицированной в дискретные уровни материи, из которых наиболее выделяющимися являются Атомные, Звездные и Галактические уровни. Третий важный принцип фрактальной парадигмы − это то, что космологические уровни являются строго самоподобными, так что для каждого класса объектов или явлений в данном масштабном уровне есть аналогичный класс объектов или явления в каждом другом космологическим уровне. Самоподобные аналоги объектов и явлений из различных уровней имеют совпадающую морфологию, кинематику и динамику.
Содержание
Основные элементы теории
Историческая справка
Quod est inferius est sicut quod est superius
(То, что находится наверху, подобно тому, что находится внизу)
Этот принцип, изречённый более двух тысяч лет назад, был принят за аксиому последователями герметической религиозной философии. Это течение времён поздней античности, из которого в Средние века родилась алхимическая наука, и которое явилось предтечей трёх движений, частично доживших до наших дней: движения иллюминатов, франкмасонства, и движения розенкрейцеров. Многие виднейшие учёные Средневековья и Нового времени были связаны с какими-либо из этих движений, главным образом потому, что эти организации хранили у себя недоступную простым смертным информацию. Герметисты утверждали аналогию между микрокосмом и макрокосмом: в религиозном смысле, эта аналогия понималась как соответствие бога и человека, созданного по образу и подобию божьему. Однако в науке утверждение о всеобщей аналогии может пониматься гораздо шире.
Теория о подобии процессов, происходящих на макро- и микроуровнях, согласовывается с утверждением Гермеса. Изучение мышления незаурядных людей приводит к тем же выводам. Такие великие исследователи, как Леонардо да Винчи, обладали способностью одновременно воспринимать целое и его части; принцип его исследований заключался в анализе — разделении явлений на возможно малые составные части — и синтезе их в новых конфигурациях. Да Винчи разработал пирамидальную схему механики, согласно которой, все природные силы — которые он назвал «четырьмя силами» — движением, массой, силой и столкновением — расположены по системе пирамиды и происходят один из другого. Этот принцип пирамиды, в котором энергия собирается и теряется в геометрической пропорции, составил основу механики.
Кант и Ламберт
В основе космологических представлений Канта было признание существования бесчисленного множества звездных систем, которые могут объединяться в системы более высокого порядка. В то же время каждая звезда со своими планетами и их спутниками образует систему подчиненного порядка. Вселенная, следовательно, не только пространственно бесконечна, но и структурно многообразна, поскольку в состав ее входят космические системы разных порядков и размеров. Выдвигая это положение, Кант приближался к идее о структурной бесконечности вселенной, которая получила более полное развитие в космологическом учении современника Канта, немецкого ученого И. Г. Ламберта (1728—1777).
Бесконечная Вселенная и фотометрический парадокс Ольберса
В рамках классической космологии этот парадокс пытались разрешить в модели иерархического строения Вселенной, разработанной Карлом Шарлье на основе идеи Ламберта. [3] В 1908 году он опубликовал теорию строения Вселенной, согласно которой Вселенная представляет собой бесконечную совокупность входящих друг в друга систем все возрастающего порядка сложности. В этой теории отдельные звезды образуют галактику первого порядка, совокупность галактик первого порядка образует галактику второго порядка и т. д. до бесконечности. На основании такого представления о строении Вселенной Шарлье пришел к выводу, что в бесконечной Вселенной фотометрический парадокс устраняется, если расстояния между равноправными системами достаточно велики по сравнению с их размерами. Это приводит к непрерывному уменьшению средней плотности космического вещества по мере перехода к системам более высокого порядка. Для устранения парадокса требуется, чтобы плотность вещества падала быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния от наблюдателя. Такая зависимость плотности вещества в Метагалактике не наблюдается, поэтому современное объяснение парадокса Ольберса основано на других принципах (например, учитывается красное смещение, используется общая теория относительности). Однако сама идея о сложном строении Вселенной и вложенности систем разного уровня остаётся и развивается.
Фурнье Д’Альба
Полученные результаты
Основные результаты в теории Бесконечной Вложенности Материи были получены в первой пятилетке ХХI века. Этому способствовал прорыв в исследовании Вселенной благодаря искусственным спутникам, современным средствам наблюдения — инфракрасным телескопам и компьютерный анализ накопленного материала, а также систематизация знаний в области элементарных частиц. Указанные далее исследователи работали в разных странах практически независимо друг от друга.
Олдершоу, Р. Л.
Роберт Олдершоу (Robert L. Oldershaw) [6], независимый исследователь колледжа Амхерста (Массачусетс, США) в ряде работ с 1978 года развивал модель космологического самоподобия (The Self-Similar Cosmological Model). Он выделил три основных уровня материи — атомный, звёздный и галактический уровни, причём два последних уровня ближе друг к другу, чем к атомному уровню. На данных уровнях материя сосредоточена в основном в виде нуклонов и звёзд, а звёзды также в своём большинстве входят в состав галактик. [4] [5] Олдершоу отмечает, что подавляющее количество вещества в космосе содержится в самых лёгких элементах — в водороде и в гелии, а на уровне звёзд в — в звёздах-карликах с массами 0,1 — 0,8 солнечных масс. Кроме этого, имеется много и других примеров подобия:
Определение коэффициентов подобия по массе, размерам и времени протекания процессов между атомными и звёздными системами Олдершоу осуществляет через сопоставление Солнечной системы и ридберговского атома с номером орбиты n = 168. При этом водороду соответствуют звёзды с массами порядка 0,15 солнечных масс. В результате такого сопоставления становится возможным делать достаточно точные предсказания масс и размеров звёзд, галактик, размера протона, периодов вращения галактик и т. д.
Сухонос С. И.
Пляшкевич Л. Н., Пляшкевич М. Л.
Леонард Пляшкевич и Мира Пляшкевич в своей работе рассматривали основные постулаты варианта космологии, альтернативной гипотезе Большого взрыва. [7] Авторами была сделана попытка выявить единый принцип устройства микро и макрокосмоса. Для достижения этой цели используются методы преобразования подобия и размерностей физических величин. Гравитационное поле рассматривается в плане поля Фарадея-Максвелла. Отказ от гипотезы Большого взрыва и интерпретации красного смещения в спектрах далеких галактик, как доплеровского эффекта, позволяет развивать иерархическую модель Вселенной. Затронута проблема сосуществования обычной материи и антиматерии. Цель работы — продемонстрировать, не погружаясь в бездны метрических теорий, право на существование и развитие иерархической модели.
Сиротенко, Борис Михайлович (Boris Antsis)
Unified structure of Universe. [8] О подобии микро- и макромира. [9]
Фрактальная Вселенная — преграда космической экспансии
Сергей Хайтун предлагает задуматься о том, что структура мира, в котором мы живем, может заключать в себе принципиальную невозможность вечного развития цивилизации. Предлагаем сокращенный перевод его статьи, опубликованной на портале ROOM
Поделиться:
В 1975 году Бенуа Мандельброт опубликовал книгу Les Objects Fractals, открывшую нам глаза на фрактальное устройство мира. На протяжении веков наука воспринимала материальные тела как более или менее непрерывные объекты, ограниченные более или менее гладкими поверхностями. Мандельброт же показал, что в наблюдаемом мире преобладают фрактальные структуры, характеризуемые чрезвычайной изрезанностью.
Фракталы обладают одним странным свойством, на которое я обратил внимание в книге «Механика и необратимость» (1996) и которое подробно обсудил в книге «Феномен человека на фоне универсальной эволюции» (2005). Это свойство характеризует только «настоящие» фракталы, т. е. фракталы в строгом математическом смысле слова, возникающие в вычислительных экспериментах («на бумаге»), и не относится к материальным фракталам, существующим в нашем трехмерном пространстве: угольной саже, деревьям, бронхам, галактикам и пр.
А именно: мера (суммарный «объем», занимаемый точками множества после «выпаривания» пустого пространства между ними) «настоящего» фрактала, если ее определять посредством измерительных «кубиков» топологической размерности, т. е. размерности пространства, в котором расположен фрактал, тождественно равна нулю.
Поясню сказанное на простом примере. Представим себе бесконечно тонкий лист бумаги, которым мы пытаемся заполнить комнату, вырезая из него бесконечно узкую полоску и разрывая ее на «точки». Такой лист бумаги – двухмерный, его масса равна нулю. Понятно, что заполнить им трехмерный объем толком не удастся, бумага образует «всюду пустую» структуру нулевой плотности. Вот эта «бумажная» структура и может служить образом «настоящего» фрактала.
Обсуждаемое свойство является «фракталообразующим»: расположенные в нашем трехмерном пространстве материальные структуры, которые сегодня принято называть фракталами, но которые обладают ненулевой плотностью — те же угольная сажа, деревья и т. д., — только фракталоподобны, имея фрактальную структуру лишь в конечном диапазоне размеров измерительных «кубиков».
«Настоящие» фракталы должны сохранять свои свойства при использовании сколь угодно малых измерительных «кубиков». Это требование не является препятствием в случае бесконечной Вселенной: с точки зрения воображаемого наблюдателя и наблюдаемого им мира, размеры которых устремлены к бесконечности, размеры используемых нами конечных измерительных «кубиков» стремятся к нулю.
Вопрос в другом: фрактальна ли Вселенная «на самом деле», будучи в этом случае единственным «настоящим» материальным фракталом? Судя по всему, да, гипотеза о фрактальности Вселенной согласуется с результатами наблюдений. Средняя плотность космического вещества быстро падает до умопомрачительно малых величин при переходе от Солнца (плотность 1,4 г/см3) к Солнечной системе (10–12 г/см3), нашей Галактике (10–24 г/см3) и нашей Метагалактике (2·10–31 г/см3). Ничто не мешает нам предположить, что с неограниченным ростом объема фрагментов Вселенной их плотность стремится к нулю.
Из гипотезы о фрактальности Вселенной следует ряд следствий.
Фрактальная Вселенная бесконечна (потому что только бесконечная Вселенная может быть «настоящим» фракталом).
Фрактальная Вселенная имеет нулевую плотность.
Фрактальная Вселенная не может эволюционировать.
Последнее нуждается в объяснении. Посмотрим, опираясь на теорию Большого взрыва, что будет, если и когда наша Метагалактика начнет сжиматься под действием гравитации. Рано или поздно внутри нее исчезнут все возникшие в ней ранее в процессе расширения сколько-нибудь сложные формы материи, включая органические и социальные формы жизни (на Земле и, возможно, в других местах), останется только высокотемпературная плазма, с которой начиналось расширение нашей Метагалактики после Большого взрыва. Это же верно и в отношении других сжимающихся метагалактик.
Примем теперь во внимание, что из-за равенства плотности фрактальной Вселенной нулю процессы сжатия и расширения метагалактик и других космических макросистем не могут возобладать друг над другом. Отсюда и следует, что эволюция фрактальной Вселенной как целого невозможна: результаты локальных эволюций в космических макросистемах (метагалактиках и др.), достигнутые во время их расширения, уничтожаются локальными процессами сжатия.
Расширяющиеся и сжимающиеся метагалактики (и иные космические макросистемы) во фрактальной Вселенной — это не маловероятные флуктуации в равновесной Вселенной, как это изображает флуктуационная модель Больцмана: именно из них и состоит практически вся Вселенная. Развитая жизнь, надо полагать, закономерное порождение эволюции, протекающей в расширяющихся метагалактиках. Во фрактальной Вселенной жизнь буквально бурлит. Другое дело, что феномен жизни в такой Вселенной носит фатально локальный — в пространстве и во времени — характер: всюду, где возникает жизнь, она обречена на гибель. Это, увы, относится и к человеческой цивилизации со всей нашей космической экспансией.
Не исключено, однако, возразит читатель, что расширение какой-то метагалактики не сопровождается ее последующим сжатием, а ее содержимое, продолжая расширение, рассеивается в космическом пространстве между метагалактиками. Если даже доля метагалактик с такой судьбой невелика, не может ли это привести к выживанию и дальнейшей эволюции все более развитых органических и социальных форм жизни? Полагаю, что такое невозможно, так как в противном случае процессы расширения метагалактик возымели бы перевес над процессами их сжатия, что для фрактальной Вселенной, как говорилось, невозможно. Вещество, рассеиваемое во Вселенной «отказавшимися» сжиматься метагалактиками, подбирается со временем другими метагалактиками, где и попадает вновь в «мясорубку» локальных сжатий и расширений.
И последнее. Так все выглядит, если считать справедливой гипотезу о фрактальности Вселенной. Справедлива ли она, вот в чем вопрос…
Статья публикуется в рамках совместного проекта «Сноба» и ROOM.
Фрактальная теория
Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) — в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой бесконечной Вселенной. Метафизическая школа, изучающая данную теорию сосредотачивается на фундаментальных организационных принципах природы и называет данную концепцию дискретная фрактальная парадигма. Она подчеркивает иерархическую организацию систем природы от наименьших наблюдаемых элементарных частиц до наибольших видимых кластеров галактик. Новая фрактальная парадигма также выдвигает на первый план тот факт, что глобальная иерархия природы является весьма стратифицированной в дискретные уровни материи, из которых наиболее выделяющимися являются Атомные, Звездные и Галактические уровни. Третий важный принцип фрактальной парадигмы − это то, что космологические уровни являются строго самоподобными, так что для каждого класса объектов или явлений в данном масштабном уровне есть аналогичный класс объектов или явления в каждом другом космологическим уровне. Самоподобные аналоги объектов и явлений из различных уровней имеют совпадающую морфологию, кинематику и динамику.
Содержание
Основные элементы теории
Историческая справка
Quod est inferius est sicut quod est superius
(То, что находится наверху, подобно тому, что находится внизу)
Этот принцип, изречённый более двух тысяч лет назад, был принят за аксиому последователями герметической религиозной философии. Это течение времён поздней античности, из которого в Средние века родилась алхимическая наука, и которое явилось предтечей трёх движений, частично доживших до наших дней: движения иллюминатов, франкмасонства, и движения розенкрейцеров. Многие виднейшие учёные Средневековья и Нового времени были связаны с какими-либо из этих движений, главным образом потому, что эти организации хранили у себя недоступную простым смертным информацию. Герметисты утверждали аналогию между микрокосмом и макрокосмом: в религиозном смысле, эта аналогия понималась как соответствие бога и человека, созданного по образу и подобию божьему. Однако в науке утверждение о всеобщей аналогии может пониматься гораздо шире.
Теория о подобии процессов, происходящих на макро- и микроуровнях, согласовывается с утверждением Гермеса. Изучение мышления незаурядных людей приводит к тем же выводам. Такие великие исследователи, как Леонардо да Винчи, обладали способностью одновременно воспринимать целое и его части; принцип его исследований заключался в анализе — разделении явлений на возможно малые составные части — и синтезе их в новых конфигурациях. Да Винчи разработал пирамидальную схему механики, согласно которой, все природные силы — которые он назвал «четырьмя силами» — движением, массой, силой и столкновением — расположены по системе пирамиды и происходят один из другого. Этот принцип пирамиды, в котором энергия собирается и теряется в геометрической пропорции, составил основу механики.
Кант и Ламберт
В основе космологических представлений Канта было признание существования бесчисленного множества звездных систем, которые могут объединяться в системы более высокого порядка. В то же время каждая звезда со своими планетами и их спутниками образует систему подчиненного порядка. Вселенная, следовательно, не только пространственно бесконечна, но и структурно многообразна, поскольку в состав ее входят космические системы разных порядков и размеров. Выдвигая это положение, Кант приближался к идее о структурной бесконечности вселенной, которая получила более полное развитие в космологическом учении современника Канта, немецкого ученого И. Г. Ламберта (1728—1777).
Бесконечная Вселенная и фотометрический парадокс Ольберса
В рамках классической космологии этот парадокс пытались разрешить в модели иерархического строения Вселенной, разработанной Карлом Шарлье на основе идеи Ламберта. [3] В 1908 году он опубликовал теорию строения Вселенной, согласно которой Вселенная представляет собой бесконечную совокупность входящих друг в друга систем все возрастающего порядка сложности. В этой теории отдельные звезды образуют галактику первого порядка, совокупность галактик первого порядка образует галактику второго порядка и т. д. до бесконечности. На основании такого представления о строении Вселенной Шарлье пришел к выводу, что в бесконечной Вселенной фотометрический парадокс устраняется, если расстояния между равноправными системами достаточно велики по сравнению с их размерами. Это приводит к непрерывному уменьшению средней плотности космического вещества по мере перехода к системам более высокого порядка. Для устранения парадокса требуется, чтобы плотность вещества падала быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния от наблюдателя. Такая зависимость плотности вещества в Метагалактике не наблюдается, поэтому современное объяснение парадокса Ольберса основано на других принципах (например, учитывается красное смещение, используется общая теория относительности). Однако сама идея о сложном строении Вселенной и вложенности систем разного уровня остаётся и развивается.
Фурнье Д’Альба
Полученные результаты
Основные результаты в теории Бесконечной Вложенности Материи были получены в первой пятилетке ХХI века. Этому способствовал прорыв в исследовании Вселенной благодаря искусственным спутникам, современным средствам наблюдения — инфракрасным телескопам и компьютерный анализ накопленного материала, а также систематизация знаний в области элементарных частиц. Указанные далее исследователи работали в разных странах практически независимо друг от друга.
Олдершоу, Р. Л.
Роберт Олдершоу (Robert L. Oldershaw) [6], независимый исследователь колледжа Амхерста (Массачусетс, США) в ряде работ с 1978 года развивал модель космологического самоподобия (The Self-Similar Cosmological Model). Он выделил три основных уровня материи — атомный, звёздный и галактический уровни, причём два последних уровня ближе друг к другу, чем к атомному уровню. На данных уровнях материя сосредоточена в основном в виде нуклонов и звёзд, а звёзды также в своём большинстве входят в состав галактик. [4] [5] Олдершоу отмечает, что подавляющее количество вещества в космосе содержится в самых лёгких элементах — в водороде и в гелии, а на уровне звёзд в — в звёздах-карликах с массами 0,1 — 0,8 солнечных масс. Кроме этого, имеется много и других примеров подобия:
Определение коэффициентов подобия по массе, размерам и времени протекания процессов между атомными и звёздными системами Олдершоу осуществляет через сопоставление Солнечной системы и ридберговского атома с номером орбиты n = 168. При этом водороду соответствуют звёзды с массами порядка 0,15 солнечных масс. В результате такого сопоставления становится возможным делать достаточно точные предсказания масс и размеров звёзд, галактик, размера протона, периодов вращения галактик и т. д.
Сухонос С. И.
Пляшкевич Л. Н., Пляшкевич М. Л.
Леонард Пляшкевич и Мира Пляшкевич в своей работе рассматривали основные постулаты варианта космологии, альтернативной гипотезе Большого взрыва. [7] Авторами была сделана попытка выявить единый принцип устройства микро и макрокосмоса. Для достижения этой цели используются методы преобразования подобия и размерностей физических величин. Гравитационное поле рассматривается в плане поля Фарадея-Максвелла. Отказ от гипотезы Большого взрыва и интерпретации красного смещения в спектрах далеких галактик, как доплеровского эффекта, позволяет развивать иерархическую модель Вселенной. Затронута проблема сосуществования обычной материи и антиматерии. Цель работы — продемонстрировать, не погружаясь в бездны метрических теорий, право на существование и развитие иерархической модели.
Сиротенко, Борис Михайлович (Boris Antsis)
Unified structure of Universe. [8] О подобии микро- и макромира. [9]
Если Вселенная фрактальна, то мы живем внутри черной дыры
Об авторе: Сергей Давыдович Хайтун – кандидат физико-математических наук.
Фракталы легко превращаются в искусство, не имеющее научного объяснения. Зато – какой простор для интерпретаций! Фото из книги: Х.-О. Пайеген, П.Х. Рихтер. «Красота фракталов», 1993
10 апреля 2019 года Национальным научным фондом США была впервые опубликована фотография черной дыры, полученная усилиями ученых многих стран. Под «объектив фотокамеры» попала сверхмассивная черная дыра в центре галактики Messier 87, расположенной на расстоянии 54 млн световых лет от Земли. Теперь мы знаем, как выглядят черные дыры снаружи. А вот как они выглядят изнутри, по-прежнему неизвестно.
Высказывания астрофизиков на этот счет противоречивы. С одной стороны, они утверждают, что постичь внутреннее устройство этих объектов трудно или вообще невозможно. С другой стороны, они высказывают о внутренней геометрии черных дыр вполне конкретные соображения: в центре черных дыр находится гравитационная сингулярность, в которой с пространством-временем происходят всякие чудеса, а вне ее внутри черной дыры – пустота; все попавшее внутрь черной дыры неудержимо падает в сингулярность, разрушаясь по дороге чудовищными градиентами гравитации.
Ниже приведены некоторые соображения в пользу той гипотезы, что черные дыры устроены совсем не так, как полагают астрофизики. Главная идея – окружающий нас космос (наша метагалактика) сам является гигантской черной дырой. Но только при условии, если справедлива гипотеза о фрактальности Вселенной. Я уже писал об этом в «НГ-науке» (см. номер от 13.10.04). Однако с тех пор в астрономии были сделаны открытия, резко поднявшие статус гипотезы о фрактальности Вселенной и тем изменившие космологическую картину мира.
Гипотеза об однородности Вселенной
Сферу радиусом 13,8 млрд световых лет, внутри которой находится весь наблюдаемый мир, называют горизонтом видимости, а весь материальный мир внутри и снаружи горизонта видимости – Вселенной.
Наблюдаемый нами мир часто называют метагалактикой. Так иногда будем делать и мы, хотя это не совсем корректно. Ведь метагалактики – это относительно компактные космические макроструктуры, отделенные друг от друга расстояниями, многократно превышающими их собственные размеры.
Между тем радиус горизонта видимости определяется не законами формирования компактных космических макроструктур, а совсем другим – временем, прошедшим после начала Большого взрыва. Размеры нашей метагалактики могут существенно превышать размеры наблюдаемого мира, да и сферической ей быть совсем не обязательно.
Как видим, космология, изучающая Вселенную в целом, начисто лишена эмпирической базы. Это ее отличает от других естественных наук. Все наши утверждения о Вселенной – это домыслы или гипотезы. Что замечательно, это не мешает космологам то и дело уверенно говорить о расширении Вселенной, Большом взрыве, возрасте Вселенной и т.д. Эта их уверенность неявно базируется на гипотезе об однородности Вселенной: для такой Вселенной часть (наблюдаемый мир) и на самом деле подобна целому (Вселенной). Если, однако, Вселенная устроена фрактально, то ее часть может существенно отличаться от целого. В этом случае мы будем иметь кардинальное изменение космологической картины мира.
Похоже, это и происходит на наших глазах. Астрономические наблюдения последних лет заставляют нас перейти к гипотезе о фрактальности Вселенной как более правдоподобной. И все-таки она неоднородная!
Гипотеза об однородности Вселенной – простейшая из возможных гипотез об ее устройстве. Ее выдвижение было закономерным и корректным (принцип экономии сущностей). С самого начала, однако, она вступила в противоречие с наблюдательными данными, говорящими о крайне неоднородном устройстве космического мира вокруг нас. Питаемые здоровым консерватизмом, свойственным всем нормальным людям, космологи принялись спасать гипотезу об однородности Вселенной, заменив ее гипотезой о МАКРОоднородности Вселенной, говорящей, что она (Вселенная) неоднородна якобы только на небольших масштабах, тогда как на расстояниях около или более 300 млн световых лет она однородна.
Интерес к проблеме однородности/неоднородности Вселенной был разогрет независимым открытием на рубеже 1970–1980-х годов эстонской и американской группами исследователей в пространственном распределении галактик ячеистых структур с расстоянием между стенками ячеек около 390 млн световых лет и толщиной стенок около 12 млн световых лет. Однако и после этого открытия космологи не отказались от гипотезы о макрооднородности Вселенной, направив свои усилия на возможно более точное установление верхнего порога масштабов, за которым неоднородное распределение галактик становится однородным. Это потребовало составления трехмерных карт распределения галактик на возможно бoльшую глубину, желательно до самого горизонта видимости и с возможно более широким обзором неба.
Перелом произошел в последние 10–15 лет, когда были открыты гигантские космические структуры, которые представляют собой скопления галактик и квазаров (светящихся ядер галактик), размеры которых вполне сравнимы с радиусом горизонта видимости (около 13,8 млрд световых лет). Укажем четыре таких объекта с их размерами:
– Великая стена Слоуна (2003), около 1,38 млрд световых лет; расстояние от Земли около 1,2 млрд световых лет;
– Громадная группа квазаров (2012), около 4 млрд световых лет; расстояние от Земли около 9 млрд световых лет;
– Великая стена Геркулес – Северная Корона (2014), более 10 млрд световых лет; расстояние от Земли около 10 млрд световых лет;
– Гигантская кольцеобразная структура (2015), около 5 млрд световых лет; расстояние от Земли около 7 млрд световых лет.
После их открытия тезис о неоднородности всего наблюдаемого мира приобретает статус подтвержденного эмпирического факта.
Важно, что космические структуры распределены в наблюдаемом мире не только неоднородно, но и фрактально. Это означает, во-первых, что они имеют четко выраженный иерархический характер (звезды – скопления звезд – галактики – скопления галактик и т.д.). И во-вторых, что плотность космических структур быстро падает с их размерами (плотность Солнца равна 1,416 г/см3, нашей Галактики – 10–24 г/см3, всего наблюдаемого мира – 2 х 10–31 г/см3), подчиняясь эмпирическому закону Карпентера: плотность сферического участка космической структуры пропорциональна его радиусу в степени (D–3). Величину D, приблизительно равную здесь 1,23, называют фрактальной размерностью.
Закон Карпентера обеспечивается особым устройством космических структур: расстояния между звездами много больше размеров звезд, расстояния между скоплениями звезд много больше размеров этих скоплений, расстояния между галактиками много больше размеров галактик и т.д.
Таким образом, тезис о фрактальности всего наблюдаемого мира также приобретает на наших глазах статус подтвержденного эмпирического факта. Экстраполируя его на Вселенную, заключаем, что гипотеза о фрактальности Вселенной стала сегодня более правдоподобной, чем гипотеза о ее макрооднородности.
Фрактальная Вселенная – это просто
Полагая Вселенную фрактальной, мы считаем ее еще и бесконечной, делая это по двум соображениям. Во-первых, это предположение – простейшее из возможных для фрактальной Вселенной. Во-вторых, как известно, Альберт Эйнштейн ввел в оборот модель замкнутой Вселенной (от которой он после открытия космического расширения отказался), чтобы избавиться от гравитационной неустойчивости бесконечной Вселенной с отличной от нуля глобальной плотностью. Бесконечная фрактальная Вселенная тем и хороша, что имеет нулевую глобальную плотность: устремляя в законе Карпентера радиус к бесконечности, получаем для плотности нулевое значение. Это снимает проблему ее (Вселенной) гравитационной неустойчивости, так как фрактальная бесконечная Вселенная с ее нулевой глобальной плотностью не может вся ни расширяться, ни сжиматься.
Фрактальная Вселенная устроена чрезвычайно просто. В бесконечном трехмерном глобально плоском (не искривленном гравитацией) пространстве, описываемом специальной теорией относительности, рассеяно бесконечное фрактально организованное множество звезд, галактик, метагалактик и т.д. Составляющие фрактальную Вселенную макросистемы конечных размеров (метагалактики и др.) могут расширяться и сжиматься, как им вздумается, однако из-за глобальной стационарности такой Вселенной все составляющие ее космические системы не могут расширяться или сжиматься одновременно.
Вывод: если Вселенная фрактальна, то она не переживала Большого взрыва, а наблюдаемое нами космическое расширение является результатом Большого взрыва только нашей метагалактики.
Здесь можно опираться на идею «отскока», высказанную космологами в отношении Вселенной. Судя по всему, в прошлом произошло сжатие нашей метагалактики «до упора», заданного известными и неизвестными нам негравитационными механизмами возникновения внутреннего давления, остановившего гравитационный коллапс и обратившего его вспять.
 |
| Полагая Вселенную фрактальной, мы считаем ее еще и бесконечной. Серые Луны имеют такой же ландшафт, как и на верхнем рисунке. Фото из книги: Х.-О. Пайеген, П.Х. Рихтер. «Красота фракталов», 1993 |
Черная дыра – вид изнутри
Взрыв тела конечных размеров – будь то сверхновая звезда или газовый баллон – имеет центр и градиенты расширения (давления, плотности, температуры). У космического расширения ничего подобного не наблюдается: все галактики разбегаются не от какого-то центра, а друг от друга безо всяких перепадов давления, так что все точки наблюдаемого мира в этом отношении равноправны.
Единственно возможное объяснение этого феномена состоит в том, что наша метагалактика замкнута, будучи черной дырой.
Черные дыры обычно ассоциируют со сверхсжатыми массами. Между тем черной дырой может быть тело со сколь угодно малой плотностью, лишь бы она (плотность) была больше некоторой критической плотности, обратно пропорциональной квадрату радиуса тела.
Оценки показывают, что черная дыра с радиусом наблюдаемого мира может иметь плотность, меньшую плотности воды примерно на 30 порядков (1030). Самое странное, что реальная плотность наблюдаемого мира (2х10–31 г/см3) подозрительно близка к критической, но немного меньше ее. Этот факт хорошо известен, космологи говорят о нем как о проблеме плоскостности Вселенной. Применительно к нашей метагалактике этот факт говорит другое – оценки плотности материи в пределах наблюдаемого мира не противоречат тезису о том, что наша метагалактика замкнута в черную дыру.
На мой взгляд, нет оснований полагать, что внутренняя геометрия замкнутых космических систем конечного размера (черных дыр) сколько-нибудь существенно отличается от геометрии Вселенной в предположении ее замкнутости. Между тем о геометрии замкнутой Вселенной космологами выработаны достаточно определенные представления. Ее пространство, говорят нам, будучи конечным по объему, безгранично, так что луч света, движущийся в ней в определенном направлении, описав огромный круг, возвращается в исходную точку. Из-за безграничности предстающего перед наблюдателем пространства он не только не обнаружит в замкнутой Вселенной выделенного центра, но и все ее точки окажутся равноправными.
Обычному человеку трудно представить себе замкнутое трехмерное пространство. Трудно это дается и профессиональным космологам. Как свидетельствуют, например, наши выдающиеся физики Яков Зельдович и Игорь Новиков в книге «Строение и эволюция Вселенной», «наглядно представить себе замкнутую Вселенную невозможно». Чтобы облегчить себе жизнь, космологи часто используют аналогию трехмерного замкнутого безграничного пространства с двухмерной поверхностью трехмерной сферы – в обоих случаях пространство конечно (по объему или по площади), но не имеет границ.
Чтобы представить себе внутреннюю геометрию черной дыры, прибегнем к этой аналогии и мы, приложив ее к нашей метагалактике. Мысленно поместим на поверхность расширяющейся трехмерной сферы (надуваемого воздушного шарика или расширяющейся Земли) двухмерный газ взаимодействующих точек, имитирующий трехмерный газ звезд и галактик.
Если эти взаимодействия удачно имитируют реальные, то подобно тому, что мы видим в наблюдаемом мире, точки на нашей сфере будут образовывать фрактальные структуры. Из-за симметрии задачи газ на двухмерной сферической поверхности не будет иметь выделенных точек и направлений, оставаясь изотропным в каждой точке. По мере расширения сферы плотность газа на ее поверхности уменьшается, точки разбегаются, не имея центра и градиентов расширения. Все это, только в трехмерном пространстве, мы и наблюдаем в нашей метагалактике.
Сказанное доказывает, как мне представляется, в предположении справедливости гипотезы о фрактальности Вселенной, замкнутость нашей метагалактики, являющейся, таким образом, черной дырой. Другого объяснения отсутствия у нашей метагалактики центра и градиентов расширения я не вижу.
Таким образом, если справедлива гипотеза о фрактальности Вселенной и если, как следствие, наша метагалактика является черной дырой, то высказываемые космологами соображения о внутреннем устройстве черных дыр несостоятельны: в центре черных дыр НЕ находится сингулярность, а вне центра черных дыр – НЕ пустота; находящиеся внутри черной дыры тела НЕ падают неудержимо в ее сингулярность, разрушаясь градиентами гравитации.
Судя по нашей метагалактике, внутри черных дыр все устроено иначе. Они заполнены фрактально распределенной материей, которая расширяется, если расширяется черная дыра, или сжимается – в противном случае. У содержимого черной дыры отсутствуют при этом центр и градиенты расширения или сжатия.
Возможно, так, как здесь описано, устроены только очень большие, то есть очень разреженные, черные дыры. Небольшие, то есть с большой степенью сжатия, черные дыры, быть может, устроены иначе. Не в том плане, что в их центре находится сингулярность, за пределами которой пустота. Вопрос, на мой взгляд, состоит только в том, остается ли распределение вещества внутри черных дыр при большом сжатии фрактальным или же в них распределение вещества однородно, а фрактальность возникает с расширением черных дыр.
Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.