Крупномасштабная структура вселенной. Гипотезы.

Расширяя границы наблюдаемой Вселенной, астрономы не раз пересматривали свои представления о ее строении. Удивительно, но всего лишь сто лет назад они были почти уверены, что мир состоит из одной нашей Галактики, включающей сотни тысяч звезд и тысячи туманностей, многие из которых похожи на спирали.

Тот драматический период в истории астрономии завершился открытиями Эдвина Хаббла, окончательно доказавшими, что многие из тех странных туманностей - это другие галактики, беспорядочно разбросанные во вселенной. Последующий анализ распределения десятков тысяч реально наблюдаемых галактик показал, что их расположение в пространстве не такое уж беспорядочное, а подчиняется определенным закономерностям,

которые нашли отражение в понятии крупномасштабной структуры вселенной. В чем же заключается этот феномен и каковы его возможные причины?

Сделаем краткий обзор работ на эту тему, размещенных на сайте www.arXiv.org за последние годы. Начнем с работы [1]: "На масштабах от мегапарсека до нескольких сотен мегапарсек (парсек - стандартная единица измерений расстояний в космосе, равная 3.26 световых года; мегапарсек - миллион парсек - типичная шкала измерений крупномасштабной структуры), вселенная имеет паутинообразное строение. В космической паутине галактики, межгалактический газ и темная материя образовали запутанную пространственную систему из плотных компактных кластеров, протяженных волокон, плоских стен и огромных, почти пустых областей -войдов. Волокна, вытягиваясь как гигантские щупальца от плотных узлов - кластеров, служат транспортными каналами, по которым массы перетекают к кластерам. Они окружают плоские стены - тонкие мембраноподобные образования из космических масс". Далее в работе [2] читаем: "Войды - это огромные регионы размером 20-50 Мпс., в которых практически нет галактик, обычно округлой формы и занимающие основную часть объема вселенной".

Чтобы представить 'рисунок' крупномасштабной структуры, помимо величины войдов хорошо бы еще знать оценку толщины стенок, разделяющих войды. Однако в противоположность размерам войдов, часто встречающихся в работах, оценка толщины стенок встретилась в одной, довольно старой работе [3], где сказано: "Регионы, содержащие большую часть галактик - стены и волокна - тоньше, чем 10 Мпа."

Таким образом, крупномасштабная структура похожа на множество плотно уложенных многогранников различных форм и размеров, где войды - это внутренность многогранников, стены - соприкасающиеся грани, волокна (филаменты) - ребра, образованные пересечением стен, а кластеры (узлы) - пересечение ребер-волокон.

Несмотря на свое название, войды (англ. void - пустой) не совсем пусты - в них тоже встречаются галактики, но со своими особенностями: "Галактики войдов значительно отличаются от обычных галактик - их звезды более молоды и находятся в более крупных и менее искаженных газовых облаках. ...они голубее и имеют повышенный темп звездообразования"[2].

Приблизительное, но наглядное представление о соотношении объемов, занимаемых элементами структуры, дают следующие цифры из работы [4], полученные, правда, методом численного моделирования. Так объем пространства, занимаемого войдами, составляет около 69%, стенами - 26.8%, волокнами - 4%, узлами - 0.24%.

Ввиду огромности масштабов и привязанности наблюдателя к одной точке пространства, крупномасштабную структуру вселенной нельзя наблюдать визуально. Ее смогли обнаружить только после накопления сведений о десятках тысяч галактик и компьютерного построения их положений сначала на плоскости, а затем - в трехмерной системе координат.

Гипотезы.

Прежде всего, я начну с того, что учёные обрабатывают данные обо всех доступных наблюдению галактиках нашей Вселенной. Для обработки данных привлекли массу ученых, один из которых обратил наше внимание на одно открытие: галактики и их скопления расположены вдоль стенок огромных пространственных сот. И чем ближе к стыкам таких ячеек, тем сильнее сконцентрировано вещество. Более тщательный анализ этого открытия подтвердил ячеистую структуру Вселенной. Суть структуры состоит в том, что практически все галактики располагаются в «стенах», образующих шестигранные соты. Внутри же самих ячеек совсем нет галактик, а имеются гигантские пустоты – войды, в которых практически отсутствует не только привычное для нас вещество, но даже такая разреженная материя, как межзвездный и межгалактический газ. Указанные ячейки огромны. Размеры их достигают 100 – 300 миллионов световых лет.

Это открытие – принципиально. Дело в том, что объяснить ячеистую структуру Вселенной нельзя на основании известных нам физических законов. Другими словами, такая структура не могла возникнуть в результате случайного скучивания, при котором космические объекты группируются случайным образом. А если так, то надо искать силу, заставившую скопления галактик группироваться именно таким образом. Мы пока не видим иного объяснения. Иначе говоря, ничего случайного не происходило, Вселенная творилась по ранее намеченному проекту, плану.

Следует отметить, что шестигранные энергетические конструкции не являются прерогативой Большого Космоса, ими пронизаны все макро- и микроструктуры пространства. Поэтому всё опять сводится к существованию Сверхмозга или Суперкомпьютера, который не был ограничен во времени, ибо такового не существовало. Этот мозг создал стабильную шестигранную энергетическую структуру пространства сверхтонкого уровня. Из этого можно понять, чем обусловлены синусоидальные законы её распространения, и просчитать, как эти потоки создают волновые поля, а те в свою очередь, пересекаясь под прямыми углами, формируют локальные круговые пространства, в которых зарождаются атомы и звёздные системы.

И в этом случае, всё опять сводится к Тонкой Настройке. По утвердившимся на настоящий момент представлениям, всё многообразие физических явлений сводится к четырем основным взаимодействиям: гравитационному, электромагнитному, слабому и сильному. Все физические явления в нашей Вселенной описываются уравнениями, содержащими фундаментальные постоянные. Среди них: скорость света, задающая темп самых быстрых процессов; постоянная, определяющая масштаб квантовых явлений; гравитационная постоянная, характеризующая силу всемирного тяготения, а также массы, заряды и другие параметры элементарных частиц.

Значения фундаментальных постоянных, а их на настоящий момент насчитывается 26, не выводятся из теории, а измеряются экспериментально. Причем далеко не все ещё известны. Естественно, у нас возникли вопросы: чем определяются величины этих постоянных и, что случилось бы с нашей Вселенной при их изменении?

Начнем хотя бы с частиц, из которых состоя атомы. Положительно заряженные протоны всего на 0,14 % легче нейтронов, лишенных электрического заряда. Но эта разница примерно вдвое больше массы электрона. Избыток массы позволяет свободному нейтрону спонтанно испустить электрон и антинейтрино, превратившись в протон. А вот протон не может самопроизвольно стать нейтроном – ему нужно для этого откуда-то получить недостающую массу. Поэтому протоны устойчивы, а нейтроны – нет. Окажись масса протона всего на четверть процента больше, ситуация стала бы противоположной, и Вселенная лишилась бы водорода, ведь его ядра как раз и есть одиночные протоны. Без водорода не зажглись бы звёзды, не образовались тяжелые элементы и уж, конечно, в таком нейтронном мире не было бы жизни. Но и заметно уменьшить массу протона тоже нельзя. Иначе нейтроны станут слишком неустойчивыми и будут превращаться в протоны даже внутри атомных ядер, как это происходит с некоторыми радиоактивными изотопами. Электрическое отталкивание перенасыщенных протонами ядер привело бы к их разрушению, и во Вселенной остался бы только один водород, чего для жизни недостаточно.

А что если поменять силу фундаментальных взаимодействий? Например, увеличить немного ядерное взаимодействие, связывающее протоны и нейтроны. Это сделает стабильным атомное ядро, состоящее из двух протонов без нейтронов, так называемый «дипротон», или «гелий-2».

Расчеты показывают, что в таком мире сразу после «большого взрыва» все протоны объединятся в пары и во Вселенной не остается водорода, а значит, не будет жизни. А если всего в несколько раз усилить гравитацию, то звёзды, сжавшись, станут прогорать в десятки тысяч раз быстрее, не оставляя времени для эволюции разумной жизни. Троньте слабое взаимодействие, определяющее поведение нейтрино, и перестанут взрываться сверхновые, которые рассеивают в космосе синтезированные в звёздах тяжелые элементы, и мы лишимся планет.

Оказалось, что в законах физики буквально ни к чему нельзя прикоснуться без риска получить мир, лишенный наблюдателей. Этот странный факт стали называть «тонкой настройкой» нашей Вселенной, и он настоятельно требует объяснения.

Впрочем, например, Создатели считают, что тонкость настройки нашей Вселенной сильно преувеличены. Хотя отдельно менять фундаментальные постоянные довольно опасно – при их совместном изменении могут получаться вполне пригодные для жизни миры. Мы тоже попробовали задать случайные константы четырех фундаментальных постоянных и узнать, какие параметры будут у атомов, звёзд и планет. Оказалось, что примерно в половине таких случайно «созданных» вселенных время жизни превышает миллиард лет, а число 10 39 примерно в 5% случаев совпадает по порядку величины. То есть область антропных параметров вовсе не так мала, как было принято думать.

Я вернусь к «пространственным сотам», так как предполагаю, что они каким-то образом должны быть связаны с возникновением нашей Вселенной и её «тонкой настройкой».

На этот счет у нас имеются кое-какие предположения. Можно предположить, что материя, заполняющая «войды», - сверхразреженная и сверхэнергетичная, обладает необычными, неизвестными свойствами. Она и может являться для нашей Вселенной тем самым Мировым Архитектором, Космическим Сверхразумом, Богом, существовавшим в ней изначально, и который единственный придает смысл и направление эволюции.

Таким образом, уже в момент своего рождения наша Вселенная была живой и разумной. Жизнь и разум не возникают самостоятельно не из каких холодных молекул, они изначально присущи космосу.

Именно разреженная и горячая материя направляет эволюцию материи более плотной и холодной. Таков, по-видимому, фундаментальный закон Природы. Космическая жизнь иерархически нисходит от таинственной материи «войдов» к нейтринным облакам, межгалактической среде, а от них – к ядрам галактик и галактическим коронами виде релятивистско-электронных и плазменно-магнитных структур, затем – в межзвёздное пространство, к звёздам и, наконец, к планетам. Разумная космическая жизнь творит по своему образцу и подобию все локальные формы жизни и управляет их эволюцией.

Тогда остается открытым еще один вопрос – предназначение человека?

Наша Вселенная конечна.

Материя Времени представляет собой электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, изотропно заполняющее все бесконечное пространство. Поскольку Время бесконечно, то и пространство и масса материи Времени и - также бесконечны. И гипотетически, при появлении необходимых условий, в этом бесконечном пространстве могла бы появиться «бесконечная вселенная» по схеме: электромагнитная волна (фотоны) → электрон-позитронная пара → дробные частицы → кварки, глюон → протон, водород → звезды, галактики → скопления галактик. Однако существование одной «бесконечной вселенной» даже теоретически невозможно, поскольку:

а) необходимые условия для появления видимой материи не могут возникнуть одновременно во всех частях бесконечного пространства, а возникают где-то немного раньше, где-то немного позже. Соответственно, и время «жизни» видимой материи в виде звезд и галактик и её распад (обратное превращение в фотоны СВЧ-излучения) в разных частях пространства - также различны. Поэтому, после многих циклов (фотоны → видимая материя → фотоны → видимая материя → ...) в бесконечном пространстве проявляются многочисленные пространственно конечные «объекты» - вселенные на различных стадиях жизни.

в) кроме того - просто технически невозможно расположить одну бесконечность («бесконечная вселенная») внутри другой бесконечности (бесконечное Пространство).

Таким образом:

а) наша Вселенная имеет значительные размеры, однако она пространственно конечна и является одной из множества других вселенных на различных стадиях их жизни и которые хаотично расположены в бесконечном Пространстве. Существование только одной бесконечной «нашей» Вселенной – исключается.

б) поскольку во всем Пространстве начальные условия (исходные параметры СВЧ-излучения) и собственно процессы возникновения видимой материи практически идентичны, то во всех частях пространства будут появляться вселенные со схожими крупномасштабными структурами;

в) от рождения нашей Вселенной до ее смерти и появления на «нашем» месте новой вселенной пройдет значительный промежуток времени. Но по космическим меркам это немного - это всего лишь одно мгновение Вечности. 

С просторов.