|
|
Сухонос С.И.
Галактики также можно разделить на два наиболее распространенных типа: эллиптические и спиральные (см. рис. 1.8). По многим оценкам155 эти типы галактик составляют более 70% общего числа галактик Вселенной. Если учесть, что третье место по распространенности имеют галактики типа SO, которые являются своего рода промежуточным классом между спиральными и эллиптическими галактиками, то на долю других классов галактик приходится не более 15% их общего числа. Что же отличает в самых общих чертах два основных типа галактик?
Форма и структура.
Эллиптические галактики имеют очень простую форму и внутреннюю структуру.
«Эллиптические галактики, в отличие от остальных, бесструктурные. В отношении структуры эллиптических галактик можно говорить только в плане распределения в них плотностей по радиусу»156.
Спиральные галактики имеют сложную форму логарифмических спиральных рукавов, диск, ядро, ядрышко и множество других особенностей структуры. Более того, каждая спиральная галактика имеет гало, которое представляет собой эллиптическое образование из шаровых скоплений звезд. Практически внутри каждой спиральной галактики есть вставка — эллиптическая «галактика» (см. рис. 1.52).
Возраст.
Возраст большинства галактик, по оценкам астрофизиков, примерно одинаков. Все они образовались в самом начале расширения Вселенной, в тот момент, когда она перешла порог 1027 см.
При этом в эллиптических галактиках звездообразование практически прекратилось, в них нет материала — газа и пыли, и они состоят из старых звезд II типа населения.
В спиральных же галактиках старые звезды формируют сферическую «вставку» — гало, а пыль и новые звезды в основном распределены в диске и спиральных ветвях. В спиральных галактиках продолжается процесс рождения звезд.
Именно поэтому можно утверждать, что эллиптические галактики (сюда мы включаем и эллиптические компоненты спиральных галактик) — старые системы первого поколения, а спиральные галактики (в части их специфической структуры) — молодые системы второй эпохи звездообразования.
Размеры и массы.
Наиболее крупными по размерам являются спиральные галактики, наибольшие из них превышают диаметр 1023 см. Автору не удалось найти в литературе упоминание о спиральных галактиках, размеры которых были бы менее 1022 см. С другой стороны, все карликовые галактики — эллиптические и для них нижним порогом является размер 1020см.
Кроме того, по статистическим данным157 диапазон масс спиральных галактик лежит в пределах 109–1012 масс Солнца. Для эллиптических же галактик этот диапазон сильно сдвинут в сторону малых масс: 105–1012 масс Солнца. Это свидетельствует о том, что спиральные галактики в среднем более крупные и более массивные, а эллиптические в среднем более мелкие и менее массивные.
Вхождение в скопления.
В скопления галактик входит около 76% эллиптических галактик и лишь менее 50% спиральных158.
Итак, мы видим, что Вселенная заселена в основном двумя типами галактик. Эллиптические — более старые, в среднем меньше по размерам, более простые по форме и структуре, они входят в метагалактический ячеистый каркас скоплений. Спиральные — более молодые, наиболее крупные и массивные, они более свободны от структурного скелета Метагалактики.
Очень важно, отметить, что между этими двумя типами есть четкая грань по множеству параметров, что свидетельствует об их принципиальном различии.
Основываясь на этих качественных данных, мы можем предположить, что эллиптические галактики относятся к первой моде предполагаемого бимодального распределения галактик по их размерам, а спиральные — ко второй. И по аналогии с атомами и звездами мы можем предположить, что в статистическом распределении галактик по размерам между этими модами есть провал.
Итак, анализ статистических характеристик основных структур Вселенной: атомов, звезд и галактик — показывает, что везде можно выделить по крайней мере две ярко выраженные моды. Причем первая мода во всех случаях сформирована объектами первой эпохи образования звезд. Поскольку же речь идет об одновременном формировании звезд, галактик и атомов, то в дальнейшем мы будем использовать термин — первая эпоха структурообразования.
Эта эпоха выявляется во множестве отдельных и специальных работ, посвященных эволюции Вселенной. Она началась, вероятнее всего, в тот момент, когда расширение Вселенной достигло размеров около 1027 см, что произошло в момент времени t 0 ~ 1 миллиард лет. Именно тогда сформировались первые звезды в первых эллиптических галактиках, которые, скорее всего, составили первичную ячеистую структуру Метагалактики. Именно поэтому эллиптические галактики в основном принадлежат скоплениям галактик.
Эта первая эпоха структурообразования прошла одновременно по всем масштабным этажам Вселенной и породила ее базисные объекты: эллиптические галактики, звезды II типа населения, легкие атомы второго периода периодической системы элементов Д.И. Менделеева и, видимо, мета- и субструктуры, которые согласно своим размерам четко распределены по гребням и впадинам нашей модельной ВУ.
Такой всплеск структурообразования был очень мощным и относительно кратковременным. После него Вселенная впервые приобрела свой привычный для нас облик, но без особого разнообразия структур: не было спиральных галактик, тяжелых химических элементов, молекулярных облаков, необычных звезд и т.п. Были представители всех масштабных классов Вселенной, но сформированные по минимуму разнообразия. В этот момент все статистические кривые, если бы нашелся статист-астрофизик, выглядели бы очень просто — одномодально.
Судя по всему, после этого периода дальнейшее расширение происходило без заметного обновления структурного состава Вселенной1
. Так или иначе, астрофизики отмечают затишье, которое после еще примерно 5 миллиардов лет сменилось новой, второй волной структурообразования, породившей объекты, в несколько раз большие по размерам и массе.
Возможно, эта вторая эпоха закончилась, возможно, она заканчивается, может быть, еще продолжается.
При этом важно отметить:
— что именно вторая эпоха породила спиральные структуры в некоторых эллиптических галактиках, причем преимущественно в свободных от скоплений;
— что именно она породила все звезды I типа населения;
— и именно она породила основную массу тяжелых элементов.
Все перечисленные объекты в статистических распределениях группируются вокруг второй моды.
Эти объекты дали Вселенной не виданное ранее многообразие и палитру новых свойств.
Кстати, не исключено, что сейчас мы переживаем не остатки второй эпохи, а начало третьей, самой свежей эпохи структурообразования, которая порождает наиболее крупные типы структур на всех этажах М-оси: тяжелые и сверхтяжелые элементы, сверхмассивные и очень активные галактики, новейшие звезды.
Что касается звезд, то существуют некоторые признаки того, что третья эпоха отделена от второй периодом затишья, и на диаграммах имеется разрыв между звездами второй и третьей эпохи.
Еще раз напомним, что третью эпоху структурообразования выделяет, в частности, астроном С.А. Каплан. Основанием для этого является, видимо, отдельная от главной последовательности, сдвинутая в сторону больших размеров ветвь ярких гигантов (3л). Она практически идет параллельно главной последовательности на диаграмме Sp–D.
Можно предположить, что это и есть главная последовательность сегодняшнего процесса формирования звезд. Тогда у нее будет развиваться продолжение вниз влево, в сторону меньших по размерам звезд, и вправо — путь для отживших свое звезд, скат в сторону красных сверхгигантов.
Экстраполяция этой волны в будущее позволяет нам найти и верхнюю точку третьего, современного звездного колокола. Его координата на М-оси равна примерно 12,9.
Принципиально важно отметить, что все объекты первой эпохи структурообразования отстоят друг от друга на М-оси на расстояния, кратные 105. Эти объекты занимают левые крайние (первые) моды в бимодальном распределении.
Расположение же на М-оси объектов второй эпохи структурообразования иное. Эти объекты мы относимко вторым модам.
Вторые моды каждого класса, как это можно предварительно предположить, сдвинуты вправо относительно первых не на постоянную величину, а на некоторую переменную величину сдвига, которая увеличивается по мере продвижения вдоль М-оси вправо от атомов к галактикам.
В чем причина такого сдвига, мы попытаемся объяснить в следующем разделе этой главы.
Многолетние размышления привели автора к выводу, что характерные (устойчивые) размеры Вселенной невозможно объяснить, исходя исключительно из локальных взаимодействий. Многие важные размеры определяются граничными условиями масштабного диапазона Вселенной. Возможная физическая интерпретация этого вывода будет дана в последующих разделах, а здесь мы ограничимся ее анализом в рамках категорий симметрии.
Выделим на первом этапе два наиболее важных безразмерных коэффициента М-оси: 105 и 1061.
Первый коэффициент является феноменологической данностью, достоверно проявляющейся во взаимоотношениях множества различных параметров на всех масштабных этажах. Он связан с другими Большими Числами, являясь наименьшим общим кратным для них: 1010, 1015, 1020, 1040. Назовем его базисным коэффициентом масштабной симметрии (в дальнейшем — базисным коэффициентом МС).
Есть веские основания считать, что 105 является неизвестной ранее науке безразмерной константой нашего мира, не менее важной, чем скорость света или масса протона.
Второй коэффициент — это наиболее достоверно определяемый масштабный интервал Вселенной, содержащий 61 порядок на шкале десятичных логарифмов: 28 – (–33) = 61.
Сопоставляя эти две безразмерные величины, мы видим, что между ними нет целочисленного взаимоотношения. Если откладывать базисный коэффициент МС, начиная от левого края М-оси, то он не укладывается целое число раз в масштабный интервал Вселенной, при этом набегает остаток в один порядок.
Однако если бы Вселенная имела размеры 1,6 · 1027 см, то тогда общая длина М-интервала Вселенной была бы равна 60 порядкам, который без остатка делится на 5 порядков 12 раз.
Очень важно подчеркнуть, что такая ситуация в модели расширяющейся Вселенной вполне физически реальна, она могла возникнуть в тот момент расширения, когда Вселенная имела возраст около одного миллиарда лет. Как убеждены астрофизики, именно в этот момент (особой М-симметрии) прошел бурный процесс структурообразования на всех этажах Вселенной. Мы же показали выше, что все структуры, сформировавшиеся в этом процессе, имеют средние размеры, которые удивительно точно отстоят друг от друга по М-оси на 5 порядков (нуклоны, водород,...старые звезды и эллиптические галактики).
Всего этих главных типов систем должно было образоваться во Вселенной согласно модели ВУ — двенадцать, не считая первичной — максимона, замыкающего с левого края М-диапазон Вселенной и принятого нами за точку ноль.
Безусловно, в настоящее время мы с уверенностью можем сопоставить 13 узлам на М-оси лишь 6–8 реальных типов физических систем. Однако тот факт, что несмотря на разрывы в последовательности, размеры главных представителей двенадцати классов на М-оси получаются путем трансляции базисного коэффициента 105 достаточно точно (иногда — феноменально точно), позволяет выдвинуть следующий сценарий развития событий во Вселенной.
В возрасте Вселенной в один миллиард лет два параметра (105 и 1060) создали особую масштабно-резонансную ситуацию, которой не было аналогов в последующем процессе расширения. Возможно, именно поэтому на М-оси базисные структурные размеры основных классов объектов Вселенной отстоят друг от друга на 5 порядков с точностью до коэффициента 1,6 перед их значениями.
Дальнейшее расширение Метагалактики в течение последних 15 миллиардов лет привело к удлинению масштабного интервала всего на один порядок. Но этого оказалось достаточно для рассогласования масштабного резонанса.
Количество и характер основных классов на М-оси не изменился за это время: галактики, звезды, атомы и другие объекты существуют по крайней мере с возраста Вселенной в 1 миллиард лет. С тех пор не появилось еще хотя бы одного нового масштабного класса систем, который занимал бы строго выделенный масштабный интервал. Следовательно, число классов, равное 12, является безразмерной константой М-оси (можно принять другую равноценную константу — 6 волн2 , которые образуют 12 полуволн, взятых нами за основание для выделения М-классов).
Итак, в настоящее время в расширяющейся Вселенной остаются неизменными по крайней мере последние примерно 10 миллиардов лет два масштабных инварианта. Первый — это 5 порядков. Второй — это 12 классов, или полуволн.
Разбиение М-оси этими двумя инвариантами происходит по разным принципам, — и это для дальнейших рассуждений принципиально.
Первый базисный коэффициент —105 — как показывает вся феноменология, строго точно откладывается от левого края М-интервала (от точки 0), разбивая всю М-ось на существенные узлы, чередующиеся через 5 порядков.
Второй коэффициент разбивает весь М-интервал точно на 12 отрезков независимо от его меняющейся длины. Естественно, что в разные моменты расширения Метагалктики разбиение ее М-интервала на 12 частей приводит к получению отрезков разной длины. Если разделить ее современную длину в 61 порядок на 12 классов, мы получим некую новую безразмерную величину 105,083, которая не является константой, а растет вместе с расширением Метагалактики. Назовем ее эволюционным коэффициентом масштабной симметрии (эволюционным коэффициентом МС).
Казалось бы, получение небольшой поправки после запятой при таких масштабах — несущественная мелочь. Однако благодаря этой поправке мы можем сделать еще один важный и принципиальный шаг, а именно — перейти от простого разбиения к волновому. Ведь с формальной точки зрения разбиение меняющегося интервала на постоянные целые 6 волн (или 12 полуволн) есть не что иное, как модель масштабной стоячей волны, длина которой зависит от правой меняющейся масштабной границы Метагалактики.
В этом случае оказывается, что Базисная Волна Устойчивости (БВУ) имеет свою «тень» — сдвинутую по фазе Эволюционную Волну Устойчивости (ЭВУ), которая целое число раз укладывается в масштабный диапазон Вселенной (см. рис. 1.56), являясь масштабной стоячей волной3 .
Характерные устойчивые точки на М-оси для Эволюционной Волны зависят от радиуса Вселенной.
По мере расширения Вселенной вторая синусоида в отличие от первой будет растягиваться вправо как гармошка, и все устойчивые точки, которые она задает, будут сдвигаться вправо по М-оси. Это позволяет сделать следующее важное предположение.
Во Вселенной все характерные, устойчивые размеры имеют бимодальное (наиболее ярко выраженное) распределение. Первые моды образуются трансляцией (сдвиг на 5 порядков) вдоль М-оси от левой крайней точки (10-32,8 см) коэффициента 105. С ними связаны все характерные размеры основных типов систем4 .
Вторые моды в распределении объектов по их размерам будут всегда расположена справа от первой моды5 .
Следовательно, более полная модель Волны Устойчивости будет выглядеть раздвоенной, как это изображено на рис. 1.56. Базисная ВУ будет имеет своего двойника — волну с некоторым сдвигом фазы. Если рассматривать рисунок, видно, что гребни и впадины второй волны (ЭВУ) — по мере перемещения от точки 0 — удаляются от гребней и впадин первой волны (БВУ). В крайней правой точке С — ЭВУ пребывает в состоянии максимальной устойчивости.
Итак, мы полагаем, что если первая волна — БВУ образуется за счет целочисленности исходного коэффициента 105, то вторая — ЭВУ обязана своим происхождением целочисленности волн, которые укладываются в масштабный интервал точно 6 раз. В обоих случаях сохраняется целочисленность, хотя один вид симметрии в данный момент жизни Вселенной не согласуется со вторым. Величина рассогласования для всего интервала Вселенной равна 1/61, или 1,64%
Методологическое отступление
Сделаем небольшое методологическое отступление и введем некоторые математические формы описания Базисной и Эволюционной масштабных Волн Устойчивости. Они потребуются нам в дальнейшем для удобства расчета характерных точек на М-оси.
Сначала сделаем это для Базисной волны, которая имеет период устойчивости — 105. Примем в первом приближении, что ВУ — это синусоидальная кривая, в которой аргументом является логарифм размера системы — lgL. Для простоты выражения перенормируем значение аргумента таким образом, чтобы крайне левая точка ВУ соответствовала значению аргумента, равному 0. Для этого введем размер в единицах фундаментальной длины — lf. Тогда размер системы в сантиметрах будет переводиться по следующей формуле в размер в единицах фундаментальной длины:
lgD = lgL - lglf. (1.12)
Соответственно сама фундаментальная длина в единицах фундаментальной длины будет иметь координату на М-оси:
lgDf = - 32,8 - (- 32,8) = 0.
Тогда, например, координата (размеры в единицах фундаментальной длины) среднего роста человека на М-оси будет выглядеть так: lgD = 2,2 - (- 32,8) = 35. Это показывает, что «размер» человека точно на 35 порядков больше размера фундаментальной длины.
Теперь выберем функцию для моделирования ВУ, возьмем косинусоиду. Обозначим единицей состояние предельной устойчивости системы в каждой из семи потенциальных ям устойчивости на ВУ. Соответственно в местах пересечения косинусоидой оси Х ее значения будут равны нулю. Придадим этому значение предельно неустойчивого состояния системы. Верхние точки функции будут соответственно принимать значение «минус 1», что будет отражать их устойчивое седловое равновесие (см. рис. 1.56А).
Напомним, что вектор устойчивости в нашей модели ВУ направлен вниз, следовательно ниже М-оси значения функции положительны, а выше М-оси — отрицательны.
Все эти понятия весьма и весьма условны, так как само по себе понятие устойчивости системы имеет комплексный и довольно сложный смысл, который мы не будем здесь обсуждать. Введение этих формализмов необходимо в первую очередь для того, чтобы придать ВУ подобие функциональной зависимости и иметь возможность рассчитывать характерные точки на М-оси по формуле, а не с помощью линейки.
Итак, при принятых обозначениях Базисная ВУ имеет следующий функциональный вид:
где F0(L) — функция базисной масштабной устойчивости системы, а 1010 — безразмерная масштабная длина волны (имеется в виду длина Базисной масштабной волны).
Расчет по формуле (1.13) позволит нам найти все наиболее характерные размеры и определить их ранг по БВУ.
Особое внимание следует обратить на то, что при целочисленных значениях:
lgD = N = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6..., которыми характеризуются все точки на М-оси,
идущие через коэффициент увеличения размеров в 10 раз, функция (1.13) принимает значения:
F0 (L) = cos (36o N) = 1, (0,809), (0,309), (- 0,309), (- 0,809), (-1), (- 0,809)...
В полученном ряду кроме очевидных, заданных заранее значений 1 и -1 мы обнаруживаем промежуточные значения функции, которые можно представить в другом виде:
± 0,809 = ± (0,5 · 1,618),
± 0,309 = ± (0,5 · 0,618).
В скобках мы обнаруживаем два очень важных коэффициента симметрии. Один из них — золотое сечение6 , а другой равен 1/27 .
Следовательно, полученная нами функция принимает в точке между двумя предельными состояниями устойчивости на М-оси значение, кратное золотому сечению.
Какова здесь связь между ВУ и знаменитой золотой пропорцией, пока сказать трудно, но пройти мимо этого совпадения тоже невозможно.
Функция устойчивости для Эволюционной ВУ будет иметь следующий вид:
т. е. она сдвинута по фазе в сторону увеличения периода на М-оси на 0,167 единиц.
В дальнейшем для определения координаты второй моды (ХЭ) на М-оси мы будем пользоваться расчетом по следующей формуле:
где Хэ — степень десятичного логарифма верхних и нижних точек ЭВУ, К — номер класса на ВУ, rВ — показатель степени десятки в зачении радиуса Вселенной (в см) на интересующий нас момент ее жизни. Например, для радиуса Вселенной 1028,2 см показатель равен 28,2. Тогда ХЭ для КЛАССА №7 равен
Хэ = 1/12 (28,2 + 32,8) • 7 - 32,8 = 12 • 7 - 32,8 = 35,58 - 32,8 = 2,78.
Это дает размер 102,78 см, или близкий к 5 метрам, что означает следующее. Если рост человека расположен на М-оси в узле БВУ, имеющем координату 1,6 метра, то пятиметровые гиганты (будь таковые на Земле) соответствовали бы узлу ЭВУ, имеющему координату 5 метров на М-оси.
Можно написать и другую формулу для расчета значения эволюционной моды:
Если принять значение RB = 1027,2 см, которое соответствует масштабно-резонансному состоянию (примерно в момент ее возраста в 1,6 миллиарда лет), то формула (1.16) примет вид, который соответствует формуле для расчета базисной первой моды в распределении на ВУ:
Проверить справедливость применения этих модельных рассуждений можно, если построить диаграммы распределения основных параметров главных типов объектов ВУ в зависимости от их размеров, а затем сравнить полученные значения мод с модельными значениями, рассчитанными на базе двух волн устойчивости (см. рис. 1.54).
Проведем такое сравнение для рассмотренных выше классов.
Ядра атомов (КЛАСС №4). Это первый масштабный уровень, с которого мы можем опираться на эмпирические данные о размерах систем.
Первая мода устойчивого размера в соответствии с ВУ равна 1,6 · 10-13 см
(4 шага по 5 порядков от точки 0 — фундаментальной длины). Повторим, что диаметр наиболее распространенной частицы Вселенной — протона — имеет именно такое значение.
Второй устойчивый размер, определяемый исходя из принятого на сегодня размера Вселенной в 1,6 · 1028 см, по эволюционной формуле (1.15) равен 10-12,47 см, или 3,4 · 10-13 см.
Диаметр второго наиболее распространенного ядра атома во Вселенной — ядра гелия — эмпирически определяется из геометрии его тетраэдрической упаковки (см. рис. 1.51). Она вписывается в сферу диаметром 2 · 1,6 · 10-13 = 3,2 · 10-13 см.
Сравнение двух значений — модельного и эмпирического показывает отклонение в 6%. С учетом весьма приближенного определения радиуса Вселенной в настоящий момент и как следствие весьма приближенного определения эволюционного коэффициента масштабной симметрии полученный результат выглядит даже слишком точным.
Констатируем, что на М-оси в области ядер атомов на базе двух ВУ получены два наиболее устойчивых размера: 1,6 и 3,4 ферми, которые почти точно соответствуют экспериментально установленным диаметрам двух наиболее устойчивых ядер и частиц Вселенной (протону и a-частице).
Однако сделанный вывод приводит к очень серьезному противоречию со всей космологической теорией. Дело в том, что модель ВУ трактуется нами как система разрешенных природой устойчивых размеров. В настоящее время благодаря ЭВУ разрешено устойчивое существование ядра с размером около 3,4 ферми. Если же вернуться в прошлое, то значение второй устойчивой точки на М-оси будет меньше 3,4 ферми. Это можно трактовать таким образом, что до возраста Вселенной в 10...12 миллиардов лет гелий не мог находиться в устойчивом состоянии. Проще говоря, его не было!
Частично снять это противоречие можно, если предположить, что тетраэдр ядра гелия имеет как бы два устойчивых размера: максимальный — диаметр описанной сферы и минимальный — высота тетраэдра (см. рис. 1.51).
Расчет по формуле (1.16) показывает, что на ЭВУ вторая мода достигла значения минимального устойчивого размера, равного для a-частицы 2,6 ферми, в возрасте примерно 7 миллиардов лет. Опираясь на эти модели, мы можем реконструировать вероятный ход событий в ранней Вселенной.
Расширяясь вправо по М-оси, Метагалактика постепенно с момента 1 миллиарда лет сдвигала вправо все вторые моды устойчивых размеров. В первые 7 миллиардов лет этот сдвиг не давал возможности закрепиться в устойчивом состоянии ядру гелия. Однако через 7 миллиардов лет сдвиг достиг нижнего порога размерной устойчивости тетраэдрической конфигурации из нуклонов, что создало предпосылки для непрерывного перетекания ядер водорода из первой моды устойчивости во вторую. Начался бурный процесс второй эпохи структурообразования, в которой для ядра гелия были созданы максимально благоприятные матрично-масштабные условия, что дало старт началу массового синтеза гелия в недрах звезд. С момента 7 миллиардов лет эти ядра стали попадать в устойчивые пространственные ячейки с размером более 2,6 ферми и могли сохраняться в них достаточно долго.
Возможно, именно эти модельные рассуждения ведут к объяснению затишья между первой и второй эпохами структурообразования во Вселенной.
Подсчеты с помощью модели ВУ показывают, что диапазон размеров от минимального размера частицы-частицы до максимального вторая мода прошла примерно за 8-10 миллиардов лет расширения Метагалактики. В настоящее время максимальный размер ядра гелия (3,2 · 10-13 см) чуть меньше значения второй моды устойчивости (3,4 · 10-13см), подсчитанной по формуле (1.16).
Атомы (КЛАСС №5). Еще раз напомним, что расчетное значение для первой моды по ВУ равно 1,6 · 10-8 см. Диаметр атома водорода согласно справочным данным равен 1,4 · 10-8 см. Отклонение составляет 13%, что не так уж и много, если учесть, что радиус атома эмпирически определен через радиус максимума радиальной плотности в распределении заряда нейтрального атома водорода. Ясно, что за этим радиусом простирается еще некоторое пространство, имеющее непосредственное отношение к атому водорода. Возможно, что оно простирается как раз до диаметра 1,6 · 10-8 см.
Эволюционная мода для распределения атомов по размеру при диаметре Метагалактики 1,6 · 1028 см, подсчитанная по формуле (1.16), равна 4,1 · 10-8 см. Мы видим (см. рис. 1.49), что наиболее значимая мода в распределении атомов по размерам (фактические данные) заметно меньше ~ 3,0 · 10-8 см. Здесь возможно несколько объяснений.
Первое. Поскольку электронное облако не имеет такой же жесткой структуры, как нуклонные капли ядер, то на него могут оказывать вторичное воздействие ядерные характерные размеры. А они порождают в этом случае через базисный коэффициент МС (105) своих двойников: 1,6 и 2,4-3,6 ангстрема (см. рис. 1.57). Второй диапазон точно соответствует ширине второй моды на кривой статистического распределения атомов по размерам (см. рис. 1.49).
Второе. Не исключено, что размер Метагалактики просто несколько меньше, например 1028 см. В этом случае эволюционный коэффициент масштабной симметрии будет также меньше. Следовательно, теоретический расчет даст значение ближе к реальному.
Третье. Вторая мода могла быть порождена второй эпохой структурообразования, которая длилась с возраста 7 до 15 миллиардов лет. Если взять размер Метагалактики, равный 7 · 1027 см, то, используя формулу (1.16), можно получить координаты второй моды — 10-7,53 см = 2,9 · · 10-8 см, что вполне согласуется со значением второй моды в распределении химических элементов вдоль М-оси.
Модель показывает, что синтез атомов из второй моды в основном происходил в процессе второй эпохи структурообразования, и это вполне согласуется с астрофизическими представлениями об этом процессе. Безусловно, это не означает, что в настоящее время модель накладывает запрет на синтез элементов этого размерного класса. Это лишь означает, что наиболее бурный процесс их образования совпал с резонансным состоянием второй эпохи. Атомы второй моды сохранились как след этого процесса. Сейчас же, вероятно, благоприятным является синтез элементов третьей моды, со средним диаметром атомов более 4 ангстрем, что соответствует слабо выраженной третьей моде. Безусловно, мы не ставим здесь себе целью создать полную модель масштабных условий для процесса синтеза химических элементов в процессе расширения Вселенной. Как мы покажем ниже, для более точного расчета всех тонких спектров характерных размеров недостаточно привлечения простой логики законов симметрии. Здесь необходимо применять во всей его мощи метод гармонического анализа. Только в этом случае можно получить достаточно точное согласование с имеющимися экспериментальными данными. Но на первом этапе нам важно показать непротиворечивость подхода. Ведь очевидно, что на статистической кривой распределения атомов по их размерам явно выделяются 2-3 моды, которые логично привязываются к 2-3 эпохам структурообразования с помощью простой трансляции вдоль М-оси коэффициентов масштабной симметрии. Оценим теперь, насколько модель двух волн устойчивости позволяет получить характерные размеры для звездной статистики.
Звезды. Поскольку большинство современных звезд имеет возраст около 10 миллиардов лет, то они появились примерно во вторую эпоху звездообразования и в среднем в момент расширения Метагалактики, когда она имела возраст около 7 миллиардов лет. В этот момент ее размеры были равны 7 · 1027 см = 1027,85 см. Определим по формуле (1.16) координаты второй моды для звезд. Они равны 1012,69 см.
Следовательно, характерный размер для звезд второй эпохи звездообразования имеет показатель степени 12,69. Наблюдательные данные дают немного меньший размер — 12,45 (см. рис. 1.54), что соответствует возрасту Вселенной 3,4 миллиарда лет. Для возраста в 5 миллиардов лет координата на М-оси будет равна 12,58. Однако учитывая очень приближенное и усредненное определение размеров Метагалактики в момент, когда она проходила через вторую эпоху бурного звездообразования, полученные цифры путем расчета по характерным точкам ВУ можно считать удовлетворительными. Остается лишь определить характерный размер для гипотетического третьего колокола на диаграмме (Sp-D), колокола, который заселен звездами третьей эпохи звездообразования, эпохи, которая идет сейчас.
Коэффициент масштабной трансляции для современного размера Метагалактики мы определили раньше, он равен 5,083. Характерный размер для звездной полуволны будет равен 12,95.
Реставрация третьего колокола (см. рис. 1.54) показывает, что последовательность ярких гигантов является, видимо, недостроенной ветвью главной последовательности третьей эпохи звездообразования, которая идет сейчас. Координаты ее вершины (12,9) очень близки к полученному в нашей модели значению. Можно спрогнозировать и появление ветви «новых сверхгигантов», которая, возможно пока представлена лишь очень редкими звездами.
Теперь сопоставим первую моду на графике распределения атомов по размерам с первой модой на звездной диаграмме (Sp-D). Получим, что они отстоят друг от друга ровно на 20 порядков:
1012см: 10-8см = 1020 = (105)4,
причем, с точностью до коэффициентов. Вторая звездная мода также коррелирует со второй атомарной модой, только через другой коэффициент — (105,058)4.
Заканчивая этот раздел, мы можем констатировать, что расчеты с помощью двух ВУ характерных размеров на М-оси для звездных систем Метагалактики, не противоречат имеющимся наблюдательным данным, логически с ними согласуются и подтверждаются в основных выводах. Поскольку в наших расчетах используются как свободные, так и не определенные с достаточной точностью параметры, безусловно, что их соответствие фактическим данным является весьма приблизительным. Но логика этих расчетов и характер сдвига второй моды по мере увеличения класса на модели ВУ непротиворечивы.
Итак, наше предположение о роли целочисленных симметричных делений М-оси находит свое очень убедительное подтверждение. На интервале М-оси, как целостно замкнутом (фазовыми переходами) с двух сторон пространстве, длиной в 61 порядок, точно 12 раз укладываются полуволны (или 6 раз волны) устойчивости, порождая спектр устойчивых размеров через каждые 5,083 порядка, начиная от любой точки (справа или слева).
На этой же М-оси мы находим и характерные размеры, порождаемые другой целочисленной величиной — 105. Она порождает через каждые 5 порядков свои устойчивые и характерные размеры, но начинаются они слева, и к концу интервала справа остается «хвостик» в один порядок.
Этот «хвостик» на первый взгляд портит всю целочисленную симметрию. Однако напомним, что в момент расширения Вселенной, когда она достигла размеров 1,6 · 1027 см, базисный коэффициент точно 12 раз уложился в длину всего М-интервала, и «хвостика» не было. Именно в этот масштабно-резонансный период и прошла первая бурная эпоха структурообразования.
Если теперь изобразить две волны устойчивости рядом, то мы получим новую картину масштабной гармонии. Мы видим расщепленный спектр характерных размеров вдоль всего М-интервала. Следовательно, у любого базисного характерного размера во Вселенной рядом, как тень, стоит другой — больший размер. При этом, хотя моды очень близки, истоки их устойчивости находятся на противоположных краях М-интервала Вселенной.
Первая мода — порождена БВУ, которая «камертоном» звучит от левого края М-интервала. Вторая мода — порождена ЭВУ, которая отражена от правого края
М-интервала и образует стоячую масштабную волну. Таким образом, рядом в каждом из классов всегда «живут» системы очень разные, предельно разные, как ИНЬ и ЯН.
Безусловно, если наша модель верна, то исключений из этого правила не может быть ни для одного класса систем. Можно говорить в этом случае о глобальной бимодальности (мультимодальности) в распределении всех видов систем Вселенной, которая определяется гармоническим взаимодействием двух основных волн устойчивости.
Для проверки этого предположения мы выбрали промежуточный между атомным и звездным уровень — уровень масштабов 104 - 1010 см. Этот выбор обусловлен тем, что в данном диапазоне размеров можно найти достаточно представительную информацию о некоторых видах систем, обладающих стабильными размерами длительное время, и число которых на Земле, в силу их масштабов, невелико, что позволяет сделать полную статистическую выборку.
Идеальным объектом для подобного исследования являются блоки земной коры и все связанные с ними структуры. Блоки сформировались, вероятнее всего, в момент зарождения земной коры, около 5 миллиардов лет назад.
В этот период размеры Метагалактики могли быть около 1028 см (15 - 5 = 10 миллиардов лет). Расчет по модели двойной Волны Устойчивости по формулам 1.16 и 1.17 дает следующие предсказания в отношении статистики распределения этих блоков по размерам (класс №8):
LБК = lf · 105K = 1,6 · 10-33 см · 105 · 8 = 1,6 · 107 см = = 107,2 см, или 160 км.
LЭК= lf · (R / Lf) K/12 = 1,6 · 10-33 см · (1028/10-32,8)8/12 = 1,6· 107,53 см = 107,73см, или 540 км.
Вопросом о выявлении статистически значимых выделенных размеров блоков земной коры занимался в 80-е годы коллектив под руководством директора Института физики Земли М.А. Садовского.
В этом диапазоне размеров они установили159, что наиболее часто встречаются блоки с размерами 120 и 500 км. С учетом всех вероятных погрешностей совпадение наших модельных значений со статистическими данными весьма велико.
Рассмотрим далее следующую цепочку логических рассуждений. Если блоки земной коры тяготеют к бимодальному распределению и поскольку они определяют границы географических регионов, то и те, в свою очередь, должны при обработке статистического массива выявить предсказанную бимодальность. Географические границы же, в свою очередь, определяются по климатической, почвенной и растительной дифференциации поверхности Земли. Как установлено160, социально-экономические территории тоже привязаны к ландшафтно-географическим массивам. Следовательно, и в распределении стран и их внутренних структур (штатов, областей и т.п.) по размерам должна проявляться такая же бимодальность.
Сделаем вполне логичное предположение, что впроцессе формирования социальных территорий существенную роль играет блочная структура земной коры на всех масштабных уровнях, как в статике становления этносов через ланд-
шафтную специфику (почвы, растительность и др.), так и в динамике расселения народов до естественных преград (горные цепи, реки, пустыни и т.п.).Другими словами, литосферные фрагменты, как матрица, порождают структуру географическую, последняя же, в свою очередь, порождает социально-экономическую.
Данные о распределении стран и их регионов по размерам8 автор в свое время статистически обработал и получил весьма примечательные результаты161. Они подтвердили предсказательную силу закона бимодальности в распределении всех масштабно значимых систем.
Рассмотрим, как распределены социальные структуры на М-оси (см. рис. 1.58 и табл. 1.3).
Кривая №1 показывает статистическое распределение всех стран мира по размерам9 . Вычисления условных размеров из площадей показали следующее. Наиболее представительные моды: 130 км (30 стран) и 450 км (58 стран) (см. табл. 1.3). Еще одна значимая мода — 15 км (24 страны) представлена карликовыми и островными государствами. Мы видим, что большинство стран мира так или иначе тяготеет к размерам блоков земной коры, или к двум наиболее устойчивым размерам на М-оси в выбранном нами для рассмотрения классе №8. Кстати, ближе всего к точному космологическому размеру (162 км) условный размер Великобритании.
Кривая №2 показывает статистическое распределение областей бывшего СССР. Фактически все внутреннее региональное распределение в СССР имеет бимодальный характер.
Первая мода — 180 км (65 областей) и вторая мода — 420 км (37 областей).
Кривая №3 показывает обобщенное распределение по размерам внутренних регионов крупных стран мира: США, Бразилия, Индия — штаты, Китай — провинции.
Из табл. 1.3 видно, что в каждой стране выделяются те же две моды, причем вторая — около 450 км наиболее весомая. Общее количество регионов в первой моде — 150 км равно 17, а вторая мода — 450 км представлена 73 регионами.
Итак, для всех стран мира и их внутренних регионов характерно бимодальное распределение по размерам.
Первая мода: 120-180 км совпадает с расчетным значением размера устойчивости БВУ для класса №8 - 160 км.
Вторая мода: 420-450 км близка к расчетному значению ЭВУ - 540 км.
Обе моды связаны с размерами блоков земной коры и их естественными границами. Но для нас важно не столько это, сколько то, что модельный расчет устойчивых размеров, который основывался на весьма, казалось бы, далеких от геологических и социальных процессов факторах целостной масштабной симметрии Вселенной, приводит к удивительно точным (для такого интервала масштабов) предсказаниям.
Нельзя пройти мимо еще одного вывода. Для всех стран мира и для их внутренних региональных областей в статистическом распределении по размерам явно доминирует вторая эволюционная мода - 450 км. Для всех… кроме России. Единственной страной, в которой региональное распределение имеет в качестве доминирующей первую базисную моду - 180 км, являлся СССР (ныне - Россия). О чем свидетельствует этот несомненный статистический факт нашей социально-культурной действительности?
Во-первых, о том, что Россия (СССР) принципиально отличается от всего остального мира своей внутренней географической и социально-территориальной структурой.
Во-вторых, поскольку первая мода связана со всеми древними и наиболее простыми, но фундаментальными структурами Вселенной, то можно предположить, что масштабно-резонансное пространство России настроено на другую частоту, чем пространство остального мира. Оно настроено на частоту сохранения базисных свойств социального пространства, или на частоту ИНЬ.
Мы видим, что сравнение простого анализа статистического распределения регионов мира по их размерам дает очень глубокие основания для размышлений о связи геополитики с процессами структурообразования во Вселенной. Здесь затронут лишь край этой большой и плодотворной темы.
Проведенный выше анализ показывает, что явление бимодального (в более точном рассмотрении - мультимодального) распределения систем по их размерам имеет общевселенский характер. Это открывает фантастические возможности переосмысления множества статистических кривых распределения во всех областях науки. Ведь поскольку основные моды подавляющего большинства систем (атомы, звезды и т.п.) имеют четкую привязку к двум волнам устойчивости, то и всевозможные разновидности систем Вселенной должны быть каким-то образом связаны в своем разнообразии с этими волнами.
Мы предполагаем, что закономерности распределения любых систем по их размерам должны отражать наличие двух-трех эпох структурообразования. Это своего рода сквозная масштабно-резонансная картина.
Обнаружение этой закономерности приводит к необходимости рассмотрения трех следствий из нее.
Во-первых, несомненно, что как выявленные коэффициенты, так и закономерности масштабной симметрии и устойчивости имеют общую физическую причину, предположительно - некоторое универсальное масштабное взаимодействие. Понять, что оно из себя представляет, - значит понять причину появления обнаруженной масштабной симметрии.
Во-вторых, даже если не вдаваться в физический смысл этого явления, оставаясь в рамках категорий симметрии, то становится ясно, что наличие двух соседних волн устойчивости не может не приводить к их очень сложному взаимодействию
(в частности, к интерференции двух «масштабных излучений»), которое должно порождать целый каскад следствий.
В-третьих, постепенное «сползание» эволюционной ВУ вправо от базисной ВУ задает некоторый постоянно действующий вселенский вектор эволюции в сторону систем с большим размером. Можно сказать, что вселенская эволюция имеет на М-оси избранное направление, своего рода масштабный вектор. В этом проявляется локальная во времени масштабная асимметрия. Далее мы рассмотрим все эти следствия.
Примечания
Сухонос С.И. Масштабная гармония Вселенной. Глава 1.5. Эпохи структурообразования (Разделы 1.5.3 - 1.5.7) // «Академия Тринитаризма», М.,Эл № 77-6567, публ.11160, 19.04.2004
[Обсуждение на форуме «Масштабная гармония Вселенной»]
Масштабная гармония Вселенной.
Глава 1.5. Эпохи структурообразования
(Разделы 1.5.3 — 1.5.7)
Глава 1.5. Эпохи структурообразования
(Разделы 1.5.3 — 1.5.7)
1.5.3. Галактическая бимодальность
Форма и структура.
Возраст.
Размеры и массы.
Вхождение в скопления.
1.5.4. Эпохи структурообразования Вселенной
1.5.5. Две масштабные волны устойчивости
| F0(L) = сos (2p · lgD / lg1010) = сos (36о lgD), | (1.13) |
lgD = N = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6..., которыми характеризуются все точки на М-оси,
идущие через коэффициент увеличения размеров в 10 раз, функция (1.13) принимает значения:
| (1.14) |
| Хэ = 1/12 (rВ + 32,8)К - 32,8, | (1.15) |
| LэК = lf (RB / lf) K/12. | (1.16) |
| LбК = lf · 105K. | (1.17) |
(4 шага по 5 порядков от точки 0 — фундаментальной длины). Повторим, что диаметр наиболее распространенной частицы Вселенной — протона — имеет именно такое значение.
 |
| Рис. 1.57. Условная схема распределения атомов по размерам. Значения трех мод (1,6; 2,6; 3,55 ангстрема) можно получить, опираясь на размеры протона и ядра гелия (в двух экстремальных значениях), если умножить эти |
М-интервала и образует стоячую масштабную волну. Таким образом, рядом в каждом из классов всегда «живут» системы очень разные, предельно разные, как ИНЬ и ЯН.
1.5.6. Особенности глобального распределения геологических и социальных структур по их размерам
В этом диапазоне размеров они установили159, что наиболее часто встречаются блоки с размерами 120 и 500 км. С учетом всех вероятных погрешностей совпадение наших модельных значений со статистическими данными весьма велико.
шафтную специфику (почвы, растительность и др.), так и в динамике расселения народов до естественных преград (горные цепи, реки, пустыни и т.п.).Другими словами, литосферные фрагменты, как матрица, порождают структуру географическую, последняя же, в свою очередь, порождает социально-экономическую.
 |
Рис. 1.58. Распределение социальных территорий по размерам (S – площадь).
|
| ТАБЛИЦА 1.3 | Интервалы, Ni | Lg S, км2 | V,% | g1 | g2 | |||||||||||||||||
| № | Регион | 1l | 1d | 2l | 2d | 3l | 3d | 4l | 4d | 5l | 5d | 6l | 6d | 7l | X | Mo | s | |||||
| 1 | Европа | - | 1 | 4 | - | 2 | - | 5 | 5 | 16 | 1 | - | - | - | ||||||||
| 2 | Азия | 1 | - | 1 | 1 | - | 3 | 6 | 4 | 15 | 7 | 5 | 1 | 1* | ||||||||
| 3 | Америка | - | 1 | 11 | 3 | 3 | 1 | 7 | 3 | 9 | 1 | 6 | 3 | - | ||||||||
| 4 | Африка | - | - | 2 | - | 3 | - | 8 | 3 | 16 | 11 | 12 | - | - | ||||||||
| 5 | Австралия и Океания | 4 | - | 6 | 3 | 3 | - | 4 | - | 2 | - | - | 1 | - | ||||||||
| 6 | Общая №1-5 | 5 | 2 | 24 | 7 | 11 | 4 | 30 | 15 | 58 | 20 | 23 | 5 | 1 | 4,52 | 5,30 | 1,50 | 33 | 0,80 |
|
||
| 7 | Области СССР без РСФСР Казахстан, Туркмения | 5 | 6 | 41 | 2 | 2 | ||||||||||||||||
| 8 | «Областные» ед. СССР | - | - | - | - | 5 | 7 | 65 | 28 | 37 | 3 | 5 | - | - | 4,76 | 4,64 | 0,57 | 12 |
|
0,49 | ||
| 9 | США (штаты) | - | - | 1 | - | 2 | - | 6 | 5 | 33 | 1 | 1 | - | - | 4,88 | 5,24 | 0,63 | 13 | 1,88 | 5,10 | ||
| 10 | Китай | - | - | - | - | - | 1 | 1 | 2 | 19 | 4 | 2 | - | - | 5,34 | 5,28 | 0,47 | 9 | 0,99 | 2,60 | ||
| 11 | Индия | - | - | - | - | - | - | 6 | 2 | 11 | - | - | - | - | 4,42 | 5,23 | 1,13 | 26 | 1,10 | 0,14 | ||
| 12 | Бразилия | - | - | - | - | 1 | 1 | 4 | 4 | 10 | 3 | 3 | - | - | 4,99 | 5,23 | 1,00 | 20 | 1,80 | 3,90 | ||
| 13 | Общая №9-12 | - | - | 1 | - | 3 | 2 | 17 | 13 | 73 | 8 | 6 | - | - | 4,95 | 5,24 | 0,86 | 17 | 1,92 | 4,47 | ||
| 14 | Общая №8-12 | - | - | 1 | - | 8 | 9 | 82 | 41 | 110 | 11 | 11 | - | - | 4,90 | - | 0,75 | 15 | 0,98 | 3,49 | ||
| 15 | Общая №6,14 | 5 | 2 | 25 | 7 | 19 | 13 | 112 | 56 | 168 | 31 | 34 | 5 | 1 | 4,76 | - | 0,75 | 24 | 1,23 | 2,02 | ||
| Примечания: |
 Звездочкой отмечено значение для территории СССР
|
|||||||||||||||||||||
1.5.7. Итоги
(в частности, к интерференции двух «масштабных излучений»), которое должно порождать целый каскад следствий.
Примечания
Возможно, что расширение замедлилось, что объяснимо, если учесть, что в рамках нашей модели Метагалактика попала в резонансное очень устойчивое масштабное состояние.- Заметим, что число 6 было выбрано нами не случайно. Дело в том, что 6 - это первая комплексная четно-нечетная гармоника в ряду целых чисел: 1, 2, 3, 4, 5... Ведь 1·2·3 = 6.
- Напомним, что согласно теории колебаний любая стоячая волна всегда целое число раз укладывается в границы среды, в которой она распространяется.
- Эти размеры (с учетом поправочного коэффициента 1,6) и приведены на графике Волны Устойчивости, которым мы пользовались в предыдущих разделах.
- Как показали вычисления, эти моды образуются путем трансляции вдоль М-оси Эволюционного коэффициента МС, который в настоящее время равен 5,083.
- На этот факт впервые обратил внимание автора В. Комаров.
- Как будет показано в следующей книге цикла, эти два коэффициента симметрии являются базисными для двух различных типов симметрии: подобия и равенства.
- Для упрощения расчетов условный размер любого региона определялся как корень квадратный из его площади.
- Распределение явно мультимодально, с шагом в 0,5 порядка на М-оси. Кстати в данных М.А. Садовского также можно выявить средний шаг в 0,5 порядка и для блоков земной коры.
Сухонос С.И. Масштабная гармония Вселенной. Глава 1.5. Эпохи структурообразования (Разделы 1.5.3 - 1.5.7) // «Академия Тринитаризма», М.,
 |