http://kosmo-site.ru/universe/budushhee-vselennoj/

Сотовая структура и будущее вселенной.

В конце 20-х годов, когда американский астроном Э.Хаббл обнаружил так называемое красное смещение света далеких галактик, представление о Вселенной, расширяющейся из сверхплотного первоначального состояния, превратилось из смелой гипотезы в достаточно обоснованную теорию.

Красное смещение, то есть сдвиг в длинноволновую (красную) сторону спектра спектральных линий быстро удаляющихся от нас звезд, объясняется обычным эффектом Доплера.

Если Вселенная расширяется однородно (одинаково во всех точках и по всем направлениям), то чем дальше от нас находится объект, тем с большей скоростью V он от нас удаляется и тем сильнее красное смещение его света. В то же время, чем дальше объект, тем больше времени требуется свету, чтобы дойти от него. Иными словами, величина красного смещения говорит не только о расстоянии до объекта, но и о том, насколько давнее прошлое его мы видим.

Какое будущее у Вселенной?

Будет ли расширение Вселенной продолжаться вечно или в какой-нибудь далекий миг оно остановится, чтобы смениться сжатием до первоначальных бесконечно малых размеров? Это зависит от суммарной плотности всех видов материи в нашем мире. Если такая плотность меньше некоторого критического значения, пространство обладает положительной кривизной, подобно поверхности шара. Это означает, что Вселенная замкнута и конечна (хотя и безгранична), в ней расстояния между галактиками увеличиваются до какого-то предела, после чего вновь начинается сжатие. Если плотность совпадает с критической, кривизна пространства равна нулю, как у листа бумаги на ровном столе. Если же плотность материи меньше критической, кривизна отрицательна, и двумерной аналогией пространству нашего мира может служить поверхность седла. В обоих последних случаях Вселенная бесконечна и будет расширяться неограниченно.

Эти три модели описывают прошлое одинаково — Большой Взрыв и постепенно замедляющееся расширение. Однако различаются они не только предсказаниями о далеком будущем, но и описанием сегодняшних свойств мира. Скажем, в плоском (евклидовом) пространстве сумма углов треугольника равняется 180°, тогда как при положительной кривизне пространства сумма углов больше этой величины, а при отрицательной — меньше. Впрочем, такой эффект пока не помог сделать выбор между моделями: на малых расстояниях он проявляется очень слабо, и вдобавок, судя по всему, геометрия нашего пространства отличается от евклидовой совсем незначительно. Не проще определить и общую плотность материи во Вселенной, так что вопрос о ее будущем по-прежнему остается открытым.

СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ

Люди тысячи лет изучают звездное небо, но лишь недавно выяснилось, что распределение светил в пространстве подчиняется интересным и сложным закономерностям. Вселенная имеет иерархическую структуру. Планеты обращаются вокруг звезд, звезды же собраны в галактики, имеющие собственную структуру — ядра, рукава, перемычки, Галактики, хотя и удалены друг от друга на огромные расстояния, образуют скопления галактик, расстояния между которыми еще больше, а те, в свою очередь, собираются в блинообразные сверхскопления, разделенные пустотами гигантского масштаба (в десятки миллионов световых лет). Пересечения таких «блинов» астрономы наблюдают сегодня в виде ярких цепочек галактических скоплений, и цепочки эти образуют в пространстве прихотливую ячеистую структуру, напоминающую губку или соты из скоплений галактик.

В последнее время появились данные о том, что в сотах встречаются пустоты еще большего размера — до миллиардов световых лет.

Иными словами, ячейки сот образуют стенки, из которых построены сверхсоты. В таком случае не исключено,что Вселенная имеет так называемую фрактальную структуру — чем больше область, которую мы исследуем, тем большего масштаба структуры в ней можно обнаружить. Это напоминает ситуацию, которая возникает при изучении береговой линии материка: идя вдоль берега, мы замечаем даже отдельные валуны, с вертолета столь малые неровности неразличимы, зато можно окинуть взглядом заливы и мысы, а из космоса видны лишь общие контуры материка, но их не увидишь иначе. Впрочем, масштаб структур не может увеличиваться беспредельно. В примере с береговой линией он ограничен размерами самого материка. А максимальный размер галактических сот должен быть во много раз меньше, чем радиус видимой части Вселенной.

ЯЧЕЙКИ ЗВЕЗДНОЙ СЕТИ В ГРАВИТАЦИОННОЙ «РЯБИ»

Каким же образом из первоначально однородного вещества возникла сложная ячеистая
структура? Ответственны за это силы тяготения — те самые силы, которые вносят упорядоченность в наш мир и спасают его от «тепловой смерти». Однородное распределение вещества оказывается неустойчивым. Случайные возмущения напряженности гравитационного поля, которые могут иметь, в частности, квантовую природу, искажают равномерное движение вещества после Взрыва. А дальше происходит примерно то же, что при прохождении света через неспокойную воду. Слабые отклонения лучей под самой поверхностью воды не видны, но на глубине лучи успевают отклониться на заметное расстояние и собраться в каустики — разделенные темным пространством яркие полоски, которые пересекаются и прихотливо пляшут в такт волнению. Таким образом, наблюдаемая нами ячеистая структура Вселенной — мгновенный снимок квантовой гравитационной «ряби», которая играла в пространстве нашего мира миллиарды лет назад.

 

НиЖ,4,1991