Мартин Рис - Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную [litres]

Галактики являются такими огромными и разреженными, и звезды в них так рассеяны, что реальные столкновения между ними происходят чрезвычайно редко. (Это полностью верно по отношению к соседям Солнца, поскольку даже самые близкие из них выглядят слабыми искрами света.) Даже когда две галактики столкнутся вместе и перемешаются, столкновений звезд будет очень немного. Единственное, что произойдет, – каждая звезда испытает на себе коллективное притяжение всего вещества из другой галактики. Орбиты так исказятся, что звезды в конце концов окажутся не в двух отдельных дисках, а в едином хаотичном рое. Именно так выглядят эллиптические галактики, и я подозреваю (хотя на этот вопрос все еще нет однозначного ответа), что большие эллиптические галактики формировались именно подобным образом.

Наша Местная группа галактик расположена около края Скопления Девы – архипелага из нескольких сотен галактик, центр которого находится примерно в 50 млн св. лет от нас. Скопления и группы организуются в еще более крупные объединения. Так называемая Великая Стена, напоминающая простыню полоса из галактик протяженностью более 200 млн св. лет, – это ближайшее к нам и самое выдающееся из таких гигантских образований. Другое скопление – Великий Аттрактор – притягивает нас и все Скопление Девы со скоростью несколько сотен километров в секунду.

Многое созданное природой (горные пейзажи, прибрежные линии, деревья, кровеносные сосуды и т. д.) имеет структуру фрактала. Фрактал – это множество, которое имеет особое математическое свойство: если увеличить его малую часть, то она совпадет со всем целым. Если бы наша Вселенная имела подобную форму – состояла из скоплений, скоплений, скоплений и так до бесконечности , тогда как бы глубоко мы ни погружались в космос и какой бы объем ни охватили, галактики имели бы «пятнистое» распределение. Забираясь глубже, мы бы просто охватывали все больший масштаб в иерархии скоплений. Но наша Вселенная выглядит не так. Мощные телескопы показывают галактики, отдаленные от нас на несколько миллиардов св. лет. Внутри этого более чем огромного объема астрономы выделили множество таких же скоплений, как Скопление Девы, и нашли такие же структуры, как Великая Стена. Но более глубокие поиски не выявляют никаких отчетливых структур более крупного масштаба. По словам гарвардского астронома Роберта Киршнера, мы достигли «предела величия». Коробка со сторонами 200 млн св. лет (а это расстояние все еще невелико по сравнению с границами наших наблюдений, которые составляют примерно 10 млрд св. лет) достаточно вместительна, чтобы содержать в себе самые большие структуры и быть «вполне приличной» вселенной. Где бы она ни находилась, такая коробка будет вмещать примерно одинаковое число галактик, сгруппированных подобным образом в скопления, нитевидные структуры и т. д. Иерархия скоплений не копируется до бесконечно огромного масштаба.

Таким образом, наша Вселенная не является простым фракталом. Более того, масштаб сглаживания достаточно мал по сравнению с самыми большими расстояниями, которые могут охватить наши телескопы. В качестве аналогии представьте себе, что вы плывете на корабле посередине океана. Вас окружают сложные структуры волн, которые теряются где-то на горизонте. Но вы можете изучать их статистически, потому что ваше поле зрения простирается достаточно далеко, чтобы увидеть большое количество волн. Даже гигантские океанские волны намного меньше расстояния до горизонта, и в своем воображении вы можете разделить то, что видите, на множество отдельных секторов, каждый из которых должен быть достаточно большим, чтобы нести адекватную информацию. Здесь существует разница между морскими и горными пейзажами, где один огромный пик часто доминирует над всем горизонтом и вы не можете определить некую среднюю величину, как в море. (Ландшафты и в самом деле могут быть подобными фракталам. Фрактальная математика используется в программах компьютерной графики для создания воображаемых пейзажей в кино.)

Космические структуры охватывают широкий диапазон измерений: звезды, галактики, скопления и сверхскопления. В масштабе меньшем 1/300 горизонта концентрация галактик меняется более чем вдвое в зависимости от места. В больших масштабах флуктуация меньше (хотя есть несколько ярко выраженных структур вроде Великого Аттрактора). Если продолжать аналогию с океаном, сверхскопления галактик можно сравнить с самыми длинными волнами, которые можно заметить. В главе 8 мы увидим, что этот масштаб зависит от одного космического числа Q, которое появилось на самом раннем этапе развития Вселенной, и что «зародыши» скоплений и сверхскоплений – структуры, отдаленные на миллионы св. лет, – можно отследить до того времени, когда вся Вселенная имела микроскопический размер. Возможно, это самая удивительная связь между далеким космическим пространством и внутренним пространством микромира.