🌌Мы привыкли думать, что космос как пустота, и там кое-где висят звёзды🌠 и галактики. Но астрофизики уже почти век бьются над загадкой: галактики вращаются так быстро, что должны разлететься. Их удерживает что-то невидимое, что-то массивное. Эту сущность назвали тёмной материей. И она составляет около 85% всей массы Вселенной 🥴
А что, если мы ищем не частицу, а свойство самого пространства? Что, если тёмная материя - это не «что», а «как»? Давайте поговорим о самой красивой и смелой гипотезе последних лет: тёмная материя как эффект фрактальности пространства.
Проблема в том, что мы ищем чёрную кошку 🐈⬛ в тёмной комнате
Стандартная модель физики частиц предлагала множество кандидатов на роль тёмной материи - вимпы, аксионы, стерильные нейтрино. Но детекторы молчат, а коллайдеры не дают намёков. Более того, любой кандидат из мира частиц должен обладать экзотическими свойствами: в ранней Вселенной он обязан иметь высокую плотность, но не взаимодействовать с излучением (иначе реликтовый фон был бы в 100 раз горячее), а в центрах галактик наоборот, активно взаимодействовать, чтобы формировать наблюдаемые структуры .
- 👨🏫👩🏫Физики А.А. Кириллов и Е.П. Савелова из университета «Дубна» и МГТУ им. Баумана предложили радикально иной подход. А что, если никакой «материи» нет? Что, если это иллюзия, созданная сложной структурой самого пространства?
Мир как бесконечный узор
Фрактал ❄️ это геометрическая фигура, обладающая свойством самоподобия. Ветка папоротника похожа на целое дерево, береговая линия изрезана так же, как и каждый её кусочек. Математики обожают фракталы за их бесконечную сложность.
Теперь представьте, что так устроено само пространство-время. На самых малых, планковских масштабах (это 10⁻³⁵ метра), где царят квантовые флуктуации, пространство не гладкое, а пенистое. Модели квантовой гравитации на решётке показывают: там пространство обладает фрактальными свойствами, а его спектральная размерность меняется от 4 в нашем макромире до 1,5 на субпланковских расстояниях.
Кротовые норы как газ: топология пространства
Как описать фрактальную вселенную математически? Учёные предлагают модель «однородного газа кротовых нор». Кротовая нора - это туннель в пространстве-времени, соединяющий удалённые области.
Представьте, что пространство пронизано миллиардами таких микроскопических туннелей. Они невидимы, но они меняют правила игры. Когда вы пытаетесь измерить гравитационное поле массивного объекта, часть геодезических линий (путей света и частиц) уходит в эти туннели и возвращается совсем из другой области.
🌚Это создаёт эффект, будто вокруг галактики есть невидимый ореол массы. На самом деле это просто поляризация кротовых нор в гравитационном поле - они выстраиваются, искажая привычный закон тяготения Ньютона . Искажение зависит от масштаба: на одних расстояниях мы видим обычную гравитацию, на других - «лишнюю», которую и списываем на тёмную материю.
Размерность и галактики
Самое красивое в этой теории 🤌 она даёт проверяемые предсказания. Если пространство фрактально, то распределение галактик должно подчиняться фрактальным законам.
И действительно, наблюдения показывают: число галактик N(R) в шаре радиусом R растёт не пропорционально объёму (R³), а пропорционально R² вплоть до расстояний около 200 мегапарсек . То есть размерность наблюдаемой Вселенной D≈2! Это прямое указание на фрактальность. Выше этого масштаба распределение, возможно, снова становится однородным, но мы пока не видим таких границ.
Больше того, в работах Кириллова показано, что модификация закона Ньютона, возникающая из-за фрактальной структуры, идеально объясняет кривые вращения галактик 👌 ту самую аномалию, из-за которой и придумали тёмную материю .
Преонная структура и масштабы
🤔🤔🤔Гипотеза фрактальности ведёт к ещё более смелым выводам. Если мир устроен фрактально, то материя на каждом уровне сложности повторяет одну и ту же логику. Существует модель, в которой элементарные частицы (кварки, лептоны) сами состоят из более фундаментальных частиц — преонов. И в этой модели тёмная материя может состоять из особых частиц - псевдоголдстоуновских бозонов (фамилонов), которые возникают при фазовых переходах в среде преонов .
А на другом конце шкалы - галактики. Некоторые исследователи предполагают, что галактика - это тоже своего рода «атом» более высокого уровня, а чёрные дыры в их центрах - этапы формирования следующего измерения, где время течёт иначе . Физики правы, говоря, что есть другие частицы; формула фрактализации может показать их размеры и скорости взаимодействия. Галактика - это больший размер, породивший нашу материю, но в наших элементарных частицах есть свои, более мелкие миры .
Ох! Призрак👻 в машине пространства
Получается, что тёмная материя может оказаться не частицей, а свойством топологии. Мы ищем то, чего нет как отдельной сущности. Есть только пространство с его сложнейшей, фрактальной структурой, унаследованной от квантовой пены первых мгновений жизни Вселенной.
Гравитация 🙈 это геометрия. Тёмная материя 🙊 это тоже геометрия. Просто более сложная, чем мы думали. Мы смотрим на мир сквозь мутное стекло нашего восприятия, а за ним скрывается бесконечно сложный, самоподобный узор, где каждый кусочек хранит память о целом.🙉
А как вы думаете: мы когда-нибудь сможем «увидеть» кротовые норы или доказать фрактальность пространства экспериментально? Или тёмная материя навсегда останется призраком? 👽
#тёмнаяматерия #фракталы #космология #физика #кротовыеноры #вселенная #наука #тайныкосмоса #гравитация #пространствовремя
