Что внизу, то и наверху
Вынесенную в заголовок максиму недавно еще раз подтвердили американский химик и космолог. Они выполнили и опубликовали пионерскую работу по применению в астрофизике галактик методов статистической механики сплошных сред. Она на микроуровне изучает распределение частиц среды. Ее цель — предсказать физические и химические свойства разупорядоченной гетерогенной среды на макроуровне, будь это жидкости, коллоидные суспензии или композитные материалы. Для характеристики широкого диапазона микроструктур теория предлагает широкий набор математических подходов, расчетных схем и вычислительных методов.
В этот ряд ученые успешно добавили и галактические кластеры, и всю наблюдаемую Вселенную. Профессор химического факультета Принстонского университета Сальваторе Торквато (Salvatore Torquato) и доктор Оливер Филкокс (Oliver Philcox) из Института перспективных исследований в Принстоне подробно изучили новейшие обзоры галактик, с помощью которых астрофизики ищут темное вещество.
В журнале Physical Review X они опубликовали статью под названием «Разупорядоченная гетерогенная Вселенная: распределение галактик и их кластеризация на разных пространственных масштабах». Авторы не только показали, что принципиально возможно применять статистические методы ко всей Вселенной, но и получили новые интересные результаты.
Для самых крупных масштабов ученые рассматривали галактики как точки, подобные атомам вещества. Удалось определить корреляционные функции галактик, распределения пустот в них, статистические характеристики их кластеров, меры порядка и беспорядка на различных космических масштабах. Исследователи нашли параметры космоса, которые были аналогичны тем, что обычно используют при классификации микроструктуры материалов. В работе авторы вводят новые величины, характеризующие разномасштабную структуру галактик.
Свой набор теоретических и расчетных техник профессор называет «зоологией», по-видимому намекая на сложность их интерпретации. Он говорит, что работа также заставила его задуматься об обратном применении галактических параметров к науке о материалах, которую он изучает всю жизнь.
Статистика Вселенной дает коррелированный беспорядок, определенно не случайную структуру. Причиной космологи считают начальный плотный контакт зародышей галактик после Большого взрыва. Авторы обсуждают и вычисляют космологические параметры, например скорость расширения Вселенной, которые накладывают ограничения на амплитуду квантовых флуктуаций при Большом взрыве. Работа ставит новые вопросы и сужает требования к теории образования галактик. Фактически она закладывает новое направление в астрофизике.