Приложение 4
Реликтовые градиенты мерности
Требования ΛCDM
Современная космологическая модель ΛCDM включает в себя ряд ключевых предположений:
- существует дополнительный гравитирующий компонент, «тёмная материя», невидимый в электромагнитном диапазоне;
- его масса примерно в 5–6 раз превышает массу всей барионной материи;
- он распределён повсюду во Вселенной, образует крупномасштабные гало вокруг галактик и скоплений, присутствует также в межгалактической среде;
- он необходим для объяснения:
- плоских кривых вращения галактик,
- устойчивости скоплений галактик и удержания спутников,
- эффекта слабого и сильного гравитационного линзирования,
- роста возмущений до и после рекомбинации,
- высот акустических пиков на CMB и структуры BAO,
- формы спектра флуктуаций и темпов роста структур.
Таким образом, ΛCDM постулирует глобальное присутствие тёмной массы, чтобы одновременно удовлетворить требованиям ранней и поздней космологии.
Что действительно требуется
В рамках дискретного Пространства фундаментальных ячеек (SER) – носителей метрического заряда выводу иные:
- для локальной динамики достаточно локальных перепадов метрического заряда (градиентов мерности) в областях гало и нитей;
- глобальный «бюджет» тёмной материи во Вселенной не требуется — добавочная масса не должна распределяться повсюду;
- в ранние эпохи роль «невидимого компонента» естественным образом выполняет фон высокой мерности, где метрический заряд ячеек был значительно больше, что воспроизводило эффекты «холодного» гравитирующего компонента;
- по мере деградации мерности SER локальные перепады сохранились в зонах формирования галактик и скоплений, обеспечивая наблюдаемые эффекты без введения отдельной сущности.
I. Поздняя Вселенная: наблюдательные эффекты
В локальных зонах (гало, нити, скопления) достаточно иметь локальные доли объёма повышенной мерности — ступенчатые градиенты эффективной мерности в составе ячеек:
- Сдвиг смеси на уровне нескольких процентных пунктов в пользу более высокомерных ячеек создаёт эквивалентный избыток массы. Структура градиентов регулируется динамическим гомеостазом и геометрическими правилами «стыковки» ячеек.
- Этот локальный избыток воспроизводит:
- плоские хвосты кривых вращения,
- стабилизацию спутников и звёздных потоков,
- необходимое линзирование света на десятках и сотнях килопарсек.
- Субструктура возникает из-за зернистости распределения ΔD, но в среднем профиль остаётся гладким — как в наблюдаемом «гало».
Таким образом, визуальные гравитационные эффекты достигаются без глобальной добавки массы, только локальным перераспределением заряда.
Исходная сцена
Средняя мерность по Вселенной принята 4.81 (см. Модельные параметры размерности). Минимальная глобальная смесь, дающая это среднее без введения лишних компонент: 0.81 пятимерных и 0.19 четырёхмерных ячеек (остальные — пренебрежимы в среднем фоне).
Сценарий
В наблюдаемой картине плоских участков кривых вращения есть характерный уровень добавки к притяжению порядка одной десятимиллиардной метра в секунду в квадрате (ориентир aref=1,0000×10−10 м/с2). Мы используем этот ориентир как меру масштаба эффекта.
Устойчивое положительное отклонение состава ячеек в области гало на десятках килопарсек (далее — «дельта-мерность») должно приводить к приращению среднего заряда на ячейку достаточному, чтобы дать дополнительную гравитацию и соответствовать опорному ориентиру.
Оболочка гало (основной объём гало).
Для воспроизведения плоских хвостов кривых вращения на радиусах 8–10 кпк и правильного порядка слабого линзирования достаточно примерно следующих вариантов сочетаний ступенчатого подъёма мерности:
- Вариант А (потолок до десятой ступени, D_max): 5D — 24–28%, 6D — 8–10%, 7D — 2.0–2.5%, 8D — 0.50–0.70%, 9D — 0.10–0.15%, 10D — ≤ 0.03%. Суммарная доля «поднятого» объёма: 35–41%.
- Вариант Б (потолок до девятой ступени, Dmax=9): 5D — 30–32%, 6D — 12–14%, 7D — 3.0–3.5%, 8D — 0.8–1.0%, 9D — 0.20–0.30%. Суммарная доля «поднятого» объёма: 46–51%.
Такое устойчивое повышение заряда по объёму гало достаточно, чтобы воспроизвести плоские хвосты кривых вращения и правильный порядок слабого линзирования на наблюдаемых радиусах. Для внешнего гало (~30 кпк) достаточно значительно тоньше́й лестницы: 5D — 10–14%, 6D — 2–3%, 7D — ≤ 0.30%, 8D — ≤ 0.05% (суммарно 12–18%; допустим потолок Dmax = 9–10).
Компактное ядро (опционально, не более 0.1 объёма гало).
Для более крутого центрального профиля — что естественно, поскольку это область главного центра масс галактики — допустима тонкая дополнительная примесь верхних уровней мерности (доли даны от объёма ядра): 6D — 4–5%, 7D — 1.0–1.5%, 8D — 0.3–0.5%, 9D — 0.05–0.10%, 10D — ≤ 0.02%.
В этом случае мы получаем достаточный градиент для умеренно более резкого подъёма скоростей в центре и умеренно усиленного центрального слабого линзирования, не меняя поведения на плоских радиусах. Ядро — добавка к оболочке, а не замена ей; доли уровней 9–10 в ядре намеренно крошечные, чтобы сохраняться в глобальном бюджете высоких уровней и не утяжелять фон.
Расположение
Положительное отклонение мерности держится в пери-галактической оболочке и медленно убывает к наружным радиусам; по объёму гало устойчиво поддерживается от фонового уровня (дельта-мерность ΔDhalo=+0.3+0.5 на 8-10 кпк).
В крупных системах допускается умеренно компактное центральное ядро не более 0.1 объёма гало, где возможно точечное усиление эффекта (область главного центра масс).
Такой макрорисунок воспроизводит наблюдаемое: плоские хвосты кривых вращения, слабое линзирование правильного порядка и «массу» вне диска/балджа — без ввода дополнительных сущностей ТМ.
Структура отклонения зернистая на масштабах нескольких килопарсек, но в сумме даёт гладкий профиль. Это объясняет, почему на больших масштабах гало выглядит квазисплошным, а на малых встречаются субструктуры (спутники, tidal-потоки).
Сопоставление
Совокупный объём зон повышенной мерности распределён неравномерно: крупномасштабная «паутина» (стены, филаменты, узлы) занимает 18–24% Вселенной, и внутри неё уровни D ≥ 7 составляют 3.0–3.8% глобального объёма (рабочий центр около 3.5%). Из этой доли на гало галактик приходится порядка 15–20%, то есть ~0.45–0.76% космического объёма. Остальное — нити и узлы. Такая укладка далека от «перколяции» и не нарушает однородность и изотропию фона.
В среднем по Вселенной средняя мерность сохраняется 4.81: высокие уровни локализованы в паутине и гало, пустоты остаются близки к фону (4–5D), а глобальная доля D ≥ 7 — узкая (3.0–3.8%). Это обеспечивает тот же наблюдаемый набор эффектов, что приписывается «тёмной материи» в ΛCDM: плоские хвосты кривых вращения, удержание в скоплениях, слабое и сильное линзирование — без ввода отдельной субстанциии без перестройки общекосмологической картины (фоновые параметры расширения, Planck-параметры и BAO/CMB сохраняются).
Структура отклонения остаётся зернистой на масштабах нескольких кпк и гладкой в сумме: на малых масштабах видны субструктуры (спутники, tidal-потоки), на больших — квазисплошное гало с правильно затухающим профилем.
Робастность по средней мерности
Реальные средние значения мерности ячеек и их сочетания могут отличаться от модельного 4.81 (в пределе — быть выше, вплоть до условных 15.26, или ниже, вплоть до 3.0). При этом порядок необходимого локального отклонениядля воспроизведения наблюдаемых гало-эффектов остаётся сопоставимым и склонен уменьшаться с ростом средней мерности: у ячеек большего измерения шаг по «заряду» заметно крупнее, чем у меньшего. Поэтому при большей средней мерности тот же наблюдаемый эффект достигается меньшим относительным градиентом локального состава.
Рассчитанные числа — модельные ориентиры, нопорядок отклонений стабилен:
- он остаётся примерно тем же в широком диапазоне средних мерностей;
- уменьшается при росте средней мерности (за счёт крупного «шага заряда» у высоких d);
- глобально зоны повышенной мерности D ≥ 7 занимают 3.0–3.8% объёма Вселенной (рабочий центр около 3.5%). Этого достаточно для нитей, узлов и гало, при сохранении ⟨D⟩=4.81 и пустотности фона.
II. Ранняя эпоха: CMB, BAO и рост возмущений
На рекомбинации средняя мерность пространства была высокой (D≈15). Это означает:
- заряд на ячейку был на порядки больше, чем сегодня;
- решётка действовала как холодный, практически бездавленный компонент;
- свободный ход и давление таких ячеек пренебрежимо малы.
Именно этот фон высокой мерности вёл себя в линейной фазе роста возмущений как «тёмная материя» ΛCDM: он поддержал развитие флуктуаций, обеспечил нужные высоты акустических пиков на CMB и задал масштаб BAO.
Таким образом, «эквивалент тёмной материи» в нашей картине присутствовал в фоне тогда, но не требуется удерживать его в среднем и сегодня.
III. Эволюция от ранних эпох до наших дней
Механизм естественно задаётся правилом SER:
- каждое поколение ячеек переходит к меньшей мерности, порождая ступенчатый каскад;
- фоновые метрические заряды снижаются, но локальные перепады сохраняются в областях повышенной плотности (будущие гало и скопления);
- часть «эквивалента тёмной материи» постепенно «перераспределяется» из фона в локальные структуры;
- глобально средняя картина остаётся изотропной и однородной, но именно локальные зоны обеспечивают наблюдаемые эффекты на поздних этапах.
Выводы
ΛCDM требует постулировать глобальную дополнительную массу во Вселенной, чтобы одновременно объяснить ранние и поздние эффекты.
В концепции SER эти два класса задач решаются раздельно:
- ранние эффекты объясняются высоким метзарядом фона при больших мерностях;
- поздние эффекты объясняются локальными перепадами мерности в гало и нитях.
Дополнительная масса как отдельная сущность не требуется: решётка пространства уже несёт нужный заряд и перераспределяет его в ходе эволюции.
Таким образом, воспроизводятся все наблюдаемые эффекты тёмной материи (CMB, BAO, рост структур, динамика галактик, линзирование) без введения «невидимой» материи, которую никто не нашёл. Классическая модель использует костыль — глобальный компонент, тогда как реальность объясняется внутренними свойствами пространства.
Распад (деградация) ячеек SQ идёт непрерывно, поэтому локальные неоднородности со временем естественным образом «растворяются» — контраст мерности (заряда) снижается. Масса вещества при этом никуда не исчезает. Чтобы наблюдаемая связность структур сохранялась, система компенсирует деградацию в рамках динамического гомеостаза одним из режимов (или их смеси):
- Размерный режим. Область повышенной мерности растёт в размерах при умеренном падении контраста: связность поддерживается за счёт большей площади охвата.
- Контрастный режим. Область сохраняет размер, но адаптирует контраст (за счёт текущей конфигурации масс и притока вещества/момента).
- Смешанный режим. Небольшое расширение области сопровождается умеренным ростом контраста.
Во всех случаях действует то же правило гомеостаза: перестройка идёт причинно (не быстрее c) и приводит систему к новому квазибалансу (вириальность, угловой момент, обратная связь). Тем самым непрерывная деградация мерности не разрушает связность — она компенсируется ростом масштаба, усилением контраста или их комбинацией, в зависимости от локальной истории масс и окружения.
Реликтовые градиенты мерности
Приложение 4