Является ли Вселенная фракталом?

Идея о том, что Вселенная может быть фракталом, десятилетиями захватывала умы космологов. Они пытались выяснить: похожа ли структура космоса на фрактальные узоры, которые сохраняются неизменными при любом масштабе? Ответ неоднозначен: в целом — нет, но в некоторых аспектах — да. Давайте разберемся в этом увлекательном вопросе.

Наша Вселенная невероятно огромна, в её просторах существует около 2 триллионов галактик. Эти галактики не разбросаны случайным образом, а объединены в сложные структуры. Сначала идут небольшие группы, содержащие до десятка галактик. Далее — более крупные скопления, включающие тысячи галактик. Затем следуют сверхскопления, которые тянутся на миллионы световых лет, образуя удивительные узоры космической паутины.

Что такое фракталы?

В 20 веке благодаря работе Бенуа Мандельброта концепция фракталов стала широко известной. Хотя идеи самоподобных узоров существовали веками, именно Мандельброт дал им название и систематизировал их изучение. Фракталы характеризуются тем, что их форма остается неизменной на всех уровнях увеличения — будь то ветви деревьев или геометрия снежинок.

Мандельброт задавался вопросом: если мы будем исследовать Вселенную, уменьшая масштаб, обнаружим ли мы повторяющиеся структуры? И действительно, космос демонстрирует определенную иерархию. Но, как показали современные исследования, эта иерархия прекращается на масштабах порядка 300 миллионов световых лет. На таком уровне Вселенная становится однородной: крупные структуры отсутствуют, а её частицы распределены равномерно.

Фракталы в космосе

Хотя Вселенная не является полноценным фракталом, отдельные элементы её структуры обладают фрактальными чертами. Например, тёмная материя формирует гало, которые содержат галактики и их скопления. Эти гало имеют сложные вложенные структуры: субгало, суб-субгало и так далее.

Даже пустоты, казавшиеся раньше абсолютно пустыми, скрывают тонкие сети карликовых галактик. В симуляциях учёные обнаружили, что эти пустоты содержат вложенные “мини-паутины” — едва заметные отражения более крупных космических структур.

Хотя космос в глобальном масштабе не оправдывает надежд на полное соответствие фрактальной модели, отдельные его элементы демонстрируют удивительные свойства. Фрактальные структуры проявляются там, где мы их меньше всего ожидаем, позволяя учёным с новой стороны взглянуть на природу Вселенной. И хотя она не является фракталом в классическом понимании, эта идея продолжает вдохновлять нас на новые открытия.