Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) — в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория, не входящая в стандартные академические области науки. Теория бесконечной вложенности материи основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой Вселенной. Метафизическая школа, изучающая данную теорию, сосредотачивается на фундаментальных организационных принципах природы и называет данную концепцию дискретная фрактальная парадигма. Эта парадигма подчёркивает иерархическую организацию систем природы, от наименьших наблюдаемых элементарных частиц — до наибольших видимых скоплений галактик. Также, она выдвигает на первый план тот факт, что глобальная иерархия природы является дискретной; особо выделяются атомный, звёздный и галактический уровни. Третий важный принцип фрактальной парадигмы — это то, что космологические уровни являются строго самоподобными, так что для каждого класса объектов или явлений в данном масштабном уровне есть аналогичный класс объектов или явления в любом другом космологическим уровне. Самоподобные аналоги объектов и явлений из различных уровней имеют совпадающую морфологию, кинематику и динамику.
Содержание |
То, что материя делится до бесконечности, утверждали ещё Аристотель, Декарт и Лейбниц[1] в своей монадологии. В каждой частице, какой бы малой она ни была, «есть города, населённые людьми, обработанные поля, и светит солнце, луна и другие звёзды, как у нас» — утверждал греческий философ Анаксагор в своём труде о гомеомериях в V веке до нашей эры.
Этот принцип, изречённый более двух тысяч лет назад, был принят за аксиому последователями герметической религиозной философии. Это течение времён поздней античности, из которого в Средние века родилась алхимическая наука, и которое явилось предтечей трёх движений, частично доживших до наших дней: движения иллюминатов, франкомасонства, и движения розенкрейцеров. Многие виднейшие учёные Средневековья и Нового времени были связаны с какими-либо из этих движений , главным образом потому, что эти организации хранили у себя недоступную простым смертным информацию. Герметисты утверждали аналогию между микро- и макрокосмосом: в религиозном смысле, эта аналогия понималась как соответствие бога и человека, созданного по образу и подобию божьему. Однако, в науке утверждение о всеобщей аналогии может пониматься и гораздо шире.
В основу космологических представлений Канта легло признание существования бесконечного количества звёздных систем, которые могут объединяться в системы более высокого порядка. В то же время, каждая звезда со своими планетами и их спутниками образует систему подчинённого порядка. Вселенная, следовательно, не только пространственно бесконечна, но и структурно многообразна, поскольку в состав её входят космические системы разных порядков и размеров. Выдвигая это положение, Кант приближался к идее о структурной бесконечности Вселенной, которая получила более полное развитие в космологическом течении современника Канта, немецкого учёного И. Г. Ламберта (~1728—1777).
В рамках классической космологии, этот парадокс пытались разрешить в модели иерархического строения Вселенной, разработанной Карлом Шарлье на основе идеи Ламберта[2]. В 1908 году он опубликовал теорию строения Вселенной, согласно которой Вселенная представляет собой бесконечную совокупность входящих друг в друга систем всё возрастающего порядка сложности. В этой теории, отдельные звёзды образуют галактику первого порядка, совокупность галактик первого порядка образует галактику второго порядка и т. д. до бесконечности. На основании такого представления о строении Вселенной, Шарлье пришёл к выводу, что в бесконечной Вселенной фотометрический парадокс устраняется, если расстояния между равноправными системами достаточно велики по сравнению с их размерами. Это приводит к непрерывному уменьшению средней плотности космического вещества по мере перехода к системам более высокого порядка. Для устранения парадокса требуется, чтобы плотность вещества падала быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния от наблюдателя. Такая зависимость плотности вещества в Метагалактике не наблюдается, поэтому современное объяснение парадокса Ольберса основано на других принципах (например, учитывается красное смещение, используется Общая теория относительности). Однако, сама идея о сложном строении Вселенной и вложенности систем разного уровня остаётся и развивается.
Ирландский учёный Фурнье Д'Альба (англ. Edmund Edward Fournier D’Albe) в 1907 году в своей работе «Два новых мира: Инфрамир и супрамир» сделал предположение, что иерархическая лестница простирается также вовнутрь материи, в сторону уменьшения. У Фурнье Д’Альба знаменатель прогрессии, то есть отношение линейных размеров звезды и атома или размеров звезды супрамира и звезды данного уровня материи, являющейся атомом супрамира, выражается числом 1022. Такое соотношение пространственных размеров Фурнье Д’Альба распространил и на время. Одна секунда на «нулевом» уровне по мнению Фурнье Д’Альба равна сотням триллионам лет в инфрамире, а секунда в супрамире равна сотням триллионам земных лет. С работами Д’Альба был знаком Константин Эдуардович Циолковский.
Бенуа Мандельброт (фр. Benoit Mandelbrot) — создатель математической теории простых иерархических (рекурентных) самоподобных множеств, для описания данных систем вводит новый термин — фрактал. Космологические и философские взгляды Мандельброта в исторической перспективе хорошо отображены в его неопубликованной записке «Два наследия Великой Цепи Бытия»[3] и в книге написанной совместно с Юрием Барышевым и Пеккой Теерикорпи — «Фрактальная структура Вселенной»[4].
Роберт Ольдершоу ([5], независимый исследователь колледжа Амхерста (Массачусетс, США) в ряде работ с 1978 года развивал модель космологического самоподобия (The Self-Similar Cosmological Model). Он выделил три основных уровня материи — атомный, звёздный и галактический уровни, причём два последних уровня ближе друг к другу, чем к атомному уровню. На данных уровнях, материя сосредоточена, в основном, в виде нуклонов и звёзд, а звёзды, также, в своём большинстве входят в состав галактик[5][6]. Ольдершоу отмечает, что подавляющее количество вещества в космосе содержится в самых лёгких элементах — в водороде и в гелии, а на уровне звёзд в — в звёздах-карликах с массами 0.1—0.8 солнечных масс. Кроме этого, имеется много и других примеров подобия:
Определение коэффициентов подобия по массе, размерам и времени протекания процессов между атомными и звёздными системами Ольдершоу осуществляет через сопоставление Солнечной системы и Ридберговского атома с номером орбиты n = 168. При этом, водороду соответствуют звёзды с массами порядка 0.15 солнечных масс. В результате такого сопоставления, становится возможным делать достаточно точные предсказания масс и размеров звёзд, галактик, размера протона, периодов вращения галактик и т. д.
В 1922 году газета «Московский понедельник» напечатала стихотворение Валерия Яковлевича Брюсова (1873—1924) «Атом», позже исправленное на «Мир электрона» (Химия и жизнь, 1983, № 4, стр. 76):[7].
- Быть может, эти электроны
- Миры, где пять материков,
- Искусства, знанья, войны, троны
- И память сорока веков!
- Ещё, быть может, каждый атом -
- Вселенная, где сто планет;
- Там — всё, что здесь, в объёме сжатом,
- Но также то, чего здесь нет.
Басня французского баснописца Пьера Лашамбоди́ (1806—1872) под названием «Микроскоп и капля воды» (1839):
- Разглядывать под микроскопом
- Я стал однажды капельку воды.
- Напрасны не были труды:
- Я множество живущих скопом
- Существ миниатюрных увидал.
- Какое зрелище чудесное для взора!
- Я начал наблюдать и скоро
- Законы их, обычаи узнал,
- И даже обнаружил у бактерий
- Немало суеверий.
- Ту каплю, где живут они,
- Считают эти крошки центром мира,
- Подобного себе придумали кумира,
- Решили: капля их — важнейшее звено,
- Погибнет мир с ней заодно…
- Смешно? Но в сущности мы столь же эфемерны,
- Масштабы же Вселенной непомерны,
- И, право, не могу сказать я, чтобы
- Мы, люди, значили в ней больше, чем микробы.
Фантастический рассказ «И наступила темнота»:
«На границе Вселенной земной космический корабль попал в пространство без единой звезды, его окружила кромешная тьма. Дальнейшее продвижение во тьму долго ни к чему не приводило. Но вот вдали показалась крохотная искорка света...»
Опубликован в журн.: Вокруг света. – 1987. – № 2. – с. 60.
Данная концепция также встречается в ряде художественных и мультипликационных фильмов:
Бесконечная вложенность материи.