На протяжении многих десятилетий астрономы и физики размышляли: является ли структура Вселенной фрактальной? То есть, сохраняется ли её облик независимо от того, на каком расстоянии мы смотрим? По мнению исследователей Universe Today, ответ оказался сложным и неоднозначным.
![]()
Фото из открытых источников
Наша Вселенная насчитывает около двух триллионов галактик! Эти галактики не распределены случайно, а организованы в сложные структуры. Сначала идут небольшие группы, затем крупные скопления, а потом — гигантские сверхскопления, простирающиеся на миллионы световых лет. Кажется, что эта иерархическая структура бесконечна. Но так ли это?
В середине XX века французский математик Бенуа Мандельброт ввел термин «фрактал». Хотя самоподобия давно интересовало математиков, именно Мандельброт популяризировал идею о том, что одна формула может описать структуру любого масштаба. Увеличиваете или уменьшаете масштаб — фрактал сохраняет свой узор. От ветвей деревьев до снежинок — фракталы окружают нас повсюду.
Мандельброт задался вопросом: а вдруг Вселенная тоже фрактальна? Если увеличить масштаб, то, возможно, мы увидим одни и те же структуры снова и снова. И в чём-то он прав: иерархия космических структур действительно напоминает фрактальное строение. Но тут есть нюанс.
Оказалось, что на определённом масштабе, примерно в 300 миллионов световых лет, Вселенная становится однородной. То есть, более крупных структур просто не существует, и пространство начинает выглядеть одинаково во всех направлениях. Таким образом, Вселенная в целом не является фракталом.
Некоторые элементы космического пространства всё же демонстрируют фрактальные свойства. Например, скопления тёмной материи, известные как «гало», формируют вложенные структуры. Внутри гало находятся подгало, а внутри них — подподгало. Также и пустоты во Вселенной, которые на самом деле не совсем пусты, содержат слабые следы галактик, формирующие подобие космической сети.
Итак, Вселенная в целом не является фракталом, но в ней можно обнаружить множество фрактальных элементов. Гипотеза Мандельброта оказалась верной лишь частично, но это не умаляет её значимости.
Существуют ли другие гипотезы о структуре Вселенной?
Существует множество гипотез о структуре Вселенной, каждая из которых предлагает различные взгляды на природу и организацию космоса.
Теория Большого взрыва
Это одна из самых популярных и общепринятых моделей происхождения и эволюции Вселенной. Согласно ей, около 13,8 миллиардов лет назад Вселенная возникла из сингулярности — точки бесконечно высокой плотности и температуры. После этого начался период быстрого расширения, который продолжается и по сей день. Эта теория подкреплена множеством доказательств, включая реликтовое излучение, распределение галактик и законы Хаббла.
Инфляционная модель
Инфляция — это расширение Вселенной в первые доли секунды после Большого взрыва. Она предполагает, что Вселенная расширялась экспоненциально быстро, что помогло объяснить её нынешнюю однородность и плоскость. Инфляционная модель также предлагает объяснение происхождения первичных квантовых флуктуаций, которые впоследствии привели к формированию галактик и звёзд.
Многомерные миры
Гипотеза о существовании дополнительных измерений, помимо трёх пространственных и одного временного, была предложена теоретическими физиками. Наиболее известна теория струн, которая постулирует существование 10 или 11 измерений. Дополнительные измерения могут быть скрученными и слишком малыми, чтобы их можно было наблюдать непосредственно, но они играют важную роль в объединении гравитации с другими фундаментальными силами.
Многообразие вселенных
Идея мультивселенной предполагает существование множества параллельных вселенных, каждая из которых обладает своими собственными законами физики и характеристиками. Эта гипотеза вытекает из инфляционной модели и теории струн. Различные варианты мультивселенных включают в себя вечную инфляцию, в результате которой возникают пузырьковые вселенные, и ландшафты струнных теорий, предлагающие огромное количество возможных вакуумных состояний.
Цикличная вселенная
Циклическая модель Вселенной предполагает, что наша Вселенная проходит через серии больших взрывов и сжатий («большого схлопывания»). Каждая фаза цикла начинается с большого взрыва, затем следует расширение, замедление и, наконец, коллапс, после которого цикл начинается заново. Эта концепция пытается объединить идеи Большого взрыва и теории гравитационного коллапса.
Стационарная модель
Стационарная модель, предложенная в 1940-х годах физиками Фредом Хойлом, Томасом Голдом и Германом Бонди, утверждает, что Вселенная всегда существовала и останется неизменной в среднем состоянии. Эта модель предполагает, что материя постоянно создаётся в пространстве, компенсируя расширение Вселенной. Несмотря на то, что стационарная модель была отвергнута большинством астрономов после обнаружения реликтового излучения, она продолжает оставаться интересной концепцией.
Энтропийная сила
Энтропийный сценарий предполагает, что силы, управляющие расширением Вселенной, связаны с увеличением энтропии — меры беспорядка системы. В этом контексте тёмная энергия рассматривается как следствие увеличения энтропии, которое толкает галактики друг от друга. Эта гипотеза связана с идеей о том, что энтропия играет ключевую роль в динамике Вселенной.
Голографическая вселенная
Голографическая гипотеза предполагает, что информация о трёхмерной Вселенной может быть закодирована на двумерной поверхности, окружающей её. Эта идея основана на принципе голографичности, который возник в контексте теории струн и квантовой гравитации. В таком представлении вся информация о нашем трёхмерном мире содержится на границе Вселенной, словно на голограмме.
Каждая из этих гипотез имеет уникальный взгляд на структуру и эволюцию Вселенной, и все они исследуются современными учёными. Какой из этих сценариев окажется ближе всего к истине, покажет время.
