Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...








Интересные сайты:




Феномен человека на фоне универсальной эволюции

Глава VI Космическая эволюция

Гипотеза: Вселенная фрактальна, имея нулевую плотность

6.2.3. Фрактальность Вселенной

Вводя космологическую постоянную, Эйнштейн опирался еще и на естественные для своего времени представления об однородном распределении вещества во Вселенной. В общепринятой сегодня в космологии фридманов-ской модели Вселенной последняя также полагается однородной и обладающей некоторой конечной (отличной от нуля) плотностью вещества. Между тем вырисовывающаяся сегодня фрактальность Вселенной ставит под сомнение эти когда-то столь естественные предположения.

Тот факт, что, будучи чрезвычайно разреженными и иерархизованными, космические структуры фрактальны, сегодня уже очевиден для многих космологов. Некоторые авторы говорят и о фрактальности всей Вселенной.

Фрактальные структуры существенно неоднородны, поэтому восприятие указанного факта осложняется тем, что на расстояниях порядка или более 300 млн св. лет наблюдаемый мир (макро)однороден. Как же сочетается неоднородность космических фрактальных структур с макрооднородностью Вселенной?

Все не так сложно. О макрооднородности Вселенной можно говорить, сравнивая фрагменты равного объема, и нельзя, сравнивая фрагменты разных объемов: с ростом объема сравниваемых фрагментов Вселенной их плотность резко падает, достаточно же большие фрагменты Вселенной равного объема имеют равные плотности, и тем более равные, чем больше объем сравниваемых фрагментов.

6.2.4. Равенство плотности Вселенной нулю как следствие ее фрактальности

На мой взгляд, «фрактальная культура» пока еще не овладела «научными массами», что более всего проявляется в неумении соотносить фрактальную размерность с топологической. Следуя Б. Мандельброту, отцу фракталов, ошибочно полагают, что первая больше второй, тогда на самом деле она меньше ее (см. разд. 4.5.1). Эта ошибка и не позволяет космологам заметить, что из фрактальности Вселенной следует равенство ее «бесконечной» плотности нулю.

Иллюстрацией может служить статья И. К. Розгачевой [1993], которая получает для фрактальной размерности Солнца, Солнечной системы, нашей Галактики и нашей Метагалактики значения, превышающие топологическую их размерность. Скажем, фрактальная размерность нашей Метагалактики оказывается у нее равной 10, т.е. большей 3.

Более корректные измерения фрактальной размерности космических структур, базирующиеся на формуле Мандельброта, дают вполне разумные значения. Так, согласно работам [Coleman, Pietronero, 1992; Baryshev et al., 1994], фрактальная размерность галактических кластеров равна в одном случае 1,4, в другом — 1,9. Согласно обзорной монографии [Baryshev, Teerikorpi, 2002], фрактальная размерность межзвездных облаков составляет около 2,3 или 2,4 [Op cit. Р. 265], межгалактических облаков — около 2,5 [Op cit. Р. 268], галактических структур — от 1,8 до 2,1 [Op cit. Р. 313].

Как разъясняется в разд. 4.5.1, «настоящие» фракталы, обладающие дробной размерностью, возникают только «на бумаге» («в компьютере»). Если бы, например, конечный фрагмент угольной сажи действительно был, как нас уверяют, фракталом, то составляющее его вещество занимало бы суммарно нулевой объем (мера фрактала, измеренная с помощью трехмерных единичных «кубиков», по определению равна нулю), так что весь фрагмент сажи имел бы нулевую массу.

Дело в том, что «настоящий» фрактал — это математический объект. Если данная структура фрактальна, то она сохраняется как структура при любом масштабе ее рассмотрения. Между тем практически все реальные системы, отождествляемые сегодня с фракталами, такого бесконечного углубления в их структуру не позволяют, на каком-то конечном шаге структура, будь то, скажем, берег моря или угольная сажа, теряет свой «фрактальный» вид.

И только Вселенная из-за ее бесконечности, судя по всему, является единственным в природе «настоящим» фракталом, все другие реальные системы лишь «фракталоподобны». Цепочка заполняющих Вселенную структур, продолжаясь до бесконечности, дает в пределе бесконечно больших фрагментов сколь угодно малые плотности. Отношение массы расположенного во Вселенной вещества к объему занимаемого ею пространства в пределе равно нулю, хотя ее масса бесконечна. Размещаясь в трехмерном пространстве с топологической размерностью, равной 3, Вселенная имеет фрактальную размерность, меньшую 3.

Идлисовскую «структурную неоднородность вселенной для сколь угодно больших, но конечных масштабов» с нулевой предельной плотностью можно понять как вынужденно размытое выражение идеи фрактальности Вселенной (понятие фрактала возникло в работах Мандельброта только в 1975 г.). На наш взгляд, без опоры на представления о фрактальности наблюдаемого мира тезис о равенстве нулю «бесконечной» плотности Вселенной не имел шансов закрепиться в литературе. Он и не закрепился.

Сам Идлис не придает фрактальности Вселенной особого значения. Полемизируя с автором этих строк, он пишет: «Суть дела заключается не в какой-то формальной фрактальности Вселенной с различными значениями ее так называемой фрактальной или пространственной размерности, а именно в том, что Вселенная имеет бесконечную — принципиально неисчерпаемую — иерархическую структуру и подчиняется теории относительности» [Идлис, 2003]. Думается, Григорий Моисеевич не прав, фрактальность скоро станет (уже становится) одним из краеугольных понятий науки, Идлиса же небрежение ею приводит к ошибочному, как я считаю, выводу о неэволюционировании Вселенной (см. его высказывание о выражении «эволюционирующая Вселенная» во второй сноске следующего раздела).

Порознь идея Идлиса о равенстве («бесконечной») плотности Вселенной нулю и представления о фрактальности Вселенной могут кому-то показаться недостаточно убедительными, соединенные же вместе они «подпирают» друг друга, образуя, на мой взгляд, более чем правдоподобную гипотезу, экстраполирующую результаты наблюдения за пределы наблюдаемого мира. В пределах горизонта видимости космические структуры и на самом деле устроены иерархично («фрактально»), а их плотность стремительно падает с увеличением размеров. Ничего особо сильного в такой экстраполяции нет.





Назад     Содержание     Далее















Друзья сайта: