Как "устроена" наша Вселенная? И вообще, можно ли говорить о том, что она как-то "устроена", то есть обладает общей структурой? Современная космология построена на том, что такой структуры нет. Если удастся доказать обратное, это обрушит все построенное в ХХ веке здание астрофизики. Именно это в последнее время пытаются сделать сторонники "фрактальной" теории Вселенной. Но пока — без явного успеха.
Фундаментом классической космологии — науки о строении и эволюции Вселенной — является так называемый Космологический постулат. Он утверждает принципиальную однородность пространственного распределения вещества во Вселенной — то есть, по существу, ее бесструктурность (если говорить о больших масштабах). Именно на этой гипотезе построены знаменитые уравнения советского математика А. А. Фридмана, которые, в свою очередь, составляют основу теории Большого взрыва (развития Вселенной из одной точки).
Во "фрактальной" модели, напротив, предполагается, что Вселенная в целом неоднородна и имеет непрерывную бесконечную иерархическую структуру, напоминающую матрешку: галактики находятся в группах, группы образуют скопления, скопления галактик входят в сверхскопления и т. д. Наиболее известные "фрактальщики" — группа ученых Римского университета под руководством Лучано Пьетронеро.
Действительно, в масштабах галактик и их скоплений такие структуры наблюдаются. Но спор не об этом, а о более крупных масштабах, то есть об общем принципе распределения вещества во Вселенной. Согласно Космологическому постулату, структурная иерархическая цепочка должна прерваться и перейти в однородность. Этот переход должен произойти в интервале масштабов от десятков до сотен мегапарсек.
Происходит он или нет? Вокруг этой критической точки и разгорелась в последнее время острая дискуссия — в том числе в одном из последних номеров журнала Nature.
Обе стороны ссылаются на наблюдательные данные. И это понятно, ведь спор может быть решен прямым подсчетом числа галактик в объеме, соответствующем "космологическим" масштабам. Дело в том, что в однородной Вселенной число галактик должно расти пропорционально рассматриваемому объему, а в неоднородной оно росло бы менее быстро (поскольку с ростом объема в него попадали бы все большие и большие пустоты).
Но в том-то и драматизм ситуации, что нужных для окончательного решения вопроса наблюдательных данных сейчас не хватает. Получение этих данных требует спектроскопического обследования очень большого числа галактик. Между тем далекие галактики очень слабы, для их обнаружения необходима специальная техника и сверхвысокое разрешение телескопов. Имеющиеся трехмерные карты расположений галактик охватывают недостаточно большую область Вселенной, чтобы статистически достоверно описать ожидаемый переход к однородности. Это дает почву для радикальных разночтений в интерпретации данных.
Однако, даже если каталоги галактик на сегодня недостаточно полны, чтобы увидеть переход к однородной Вселенной, это не означает, что нет других свидетельств в пользу ее однородности.
Это прежде всего высокая степень однородности температуры космического реликтового радиоизлучения и космического рентгеновского фона в разных направлениях на небесной сфере, которая была бы невозможна во "фрактальной" Вселенной и которая свидетельствует об однородности Вселенной на масштабах порядка тысячи мегапарсек. Подсчет количества космологических источников излучения в разных направлениях также свидетельствует об отсутствии больших пустот — а значит, о высокой степени однородности Вселенной.
Более того, если бы Вселенная имела такую структуру, о которой говорят сторонники "фрактальной" теории, то не "работал" бы — точнее, "работал" бы с большими отклонениями — общепринятый сейчас Хаббловский закон расширения Вселенной, согласно которому скорость "разбегания" галактик пропорциональна расстоянию между ними. Однако таких отклонений не наблюдается.
Конечно, в этой цепочке свидетельств в пользу космологического постулата не достает важного звена: прямого подтверждения глобальной однородности по результатам анализа более полного каталога галактик, который появится только в будущем. Это будущее может наступить уже в ближайшие год-два, поскольку техническая база астрономии сейчас прогрессирует очень быстро.
А пока, в отсутствие веских контраргументов, Космологический принцип остается краеугольным камнем космологии.
ВЛАДИМИР Ъ-ЛУКАШ