двойной мир
| 4 |
|---|
...Вот учебная модель, предназначенная для иллюстрации явления совместных гравитационных неустойчивостей. Представим себе что-то вроде бассейна. На половине высоты под водой разместим тонкую, гибкую, практически невесомую ткань, расположенную горизонтально. Сверху поместим шарики, обладающие массой, которые будут давить на ткань. Снизу разместим равное количество мячиков для настольного тенниса, имеющих тот же объем. Эти мячики, подверженные выталкивающей силе Архимеда, также будут оказывать давление на ткань, но в противоположном направлении. Можно также добиться того, чтобы все шарики имели одинаковый диаметр.
...Если распределение тяжелых шариков и мячиков для настольного тенниса одинаково и равномерно с обеих сторон, результирующая сила, действующая на ткань, будет нулевой повсюду, и ткань останется горизонтальной (кривизна будет нулевой). Однако случай может быть таким, что тяжелые шарики соберутся в одной точке. Они будут проваливаться вниз, выдавливая мячики для настольного тенниса в другие места. Схематически, при вертикальном сечении, поверхность примет следующий вид:
**Тяжелые шарики собираются и проваливаются вниз.
**Они выталкивают мячики для настольного тенниса, которые собираются вокруг.
...Интуитивно понятно, что эти два явления, напротив того, чтобы противостоять друг другу, взаимно усиливают друг друга. Присутствие кольца из избыточных мячиков вокруг впадины усиливает её проваливание, то есть "захватывает" более плотные шарики.
...Гравитационную неустойчивость можно продемонстрировать и с одной популяцией, разместив тяжелые шарики на достаточно мягком матрасе. Если случайно несколько из них соберутся в одной точке, они создадут впадину, в которую будут стремиться опуститься соседние шарики. Это явление называется аккрецией.
...Если бы мы взяли ткань и разместили под ней только мячики для настольного тенниса, такой системе также была бы неустойчива. Если мячики для настольного тенниса соберутся в одной точке, они будут толкать своих соседей присоединиться к ним. В модели с двумя популяциями — тяжелыми шариками и мячиками для настольного тенниса — мы имеем два взаимосвязанных эффекта, которые иллюстрируют явление совместных гравитационных неустойчивостей. Эта модель также имеет преимущество в демонстрации симметрии, существующей между двумя подсистемами.
...Если мы вернемся к системе с двумя популяциями, то получим следующее:
Мячики для настольного тенниса собираются и выгибают ткань вверх.
Они выталкивают тяжелые шарики в окружающие области.
Таким образом, мы попытались проверить эту идею, исходя из двух распределений:
- Холодная материя, плотность r
- Призрачная материя с плотностью r * @ 64 r, более горячая: средняя скорость теплового движения в призрачном мире V*th в четыре раза выше, чем в нашем, параметры получены из исследования совместного расширения двух миров, [см. на сайте: Геометрическая физика, 3, раздел 3 и рисунок 5].
...Расчёты были выполнены с помощью двумерных численных симуляций с двумя наборами по 5000 точечных масс. Они носят лишь ориентировочный характер. Для более точных результатов необходимо провести расчёты в трёх измерениях, что потребовало бы обработки гораздо большего количества точечных масс, чем могло позволить наше оборудование. Поэтому эти двумерные результаты не следует воспринимать буквально.
...Качественно, призрачная материя определяет ход процесса. Она быстро порождает скопления (срок аккреции обратно пропорционален квадратному корню из плотности). Эти скопления (clumps) затем выталкивают нашу собственную материю в оставшиеся пустоты, придавая ей лакунарную структуру. См.: J.P. Petit, P. Midy и F. Landsheat: Астрофизика призрачной материи. 5: Результаты двумерных численных симуляций. VLS. О возможной схеме формирования галактик. [См. на сайте: Геометрическая физика A, 8, 1998.]
Две системы, наложенные друг на друга:
...Интерес заключается в том, что такое распределение становится устойчивым. Скопления призрачной материи стабилизируют лакунарное распределение обычной материи, и наоборот, сама материя удерживает эти скопления в своих "ячейках". Это объясняет высокую устойчивость полученной структуры (порядка возраста Вселенной). "Ячейки" обычной материи действуют как потенциальные барьеры по отношению к элементам призрачной материи, возникающим из скоплений и ускоряющимся при столкновениях (в англоязычном смысле "encounter", то есть бинарные взаимодействия между двумя точечными массами призрачной материи).
Примечание (февраль 2000 г.):
Все эти результаты расчётов относятся к шести годам назад. Как можно было узнать из тех, кто прочитал мои книги, все эти симуляции, весьма интересные и перспективные, были выполнены в 1993–1994 годах, сначала моим коллегой и другом Пьером Миди на "старом Cray", а затем — "Фредом", молодым исследователем, который предпочёл остаться анонимным, что, как мне кажется, вполне оправданно. Расчёты проводились тогда "втайне" на мощном компьютере, управлявшем данными европейского ускорителя частиц. Позже Фред сменил лабораторию, и в его новой организации подобные вещи уже были невозможны. Таким образом, подход, основанный на численных симуляциях, был оставлен на шесть долгих лет. Однако совсем недавно произошло новое событие. Во-первых, за шесть лет компьютеры достигли таких успехов (скорость и, особенно, объём оперативной памяти), что расчёты, которые ранее были возможны только на мощных вычислительных системах, предназначавшихся для научных исследований, теперь стали доступны обычным людям. Два человека, в частности, инженеры на пенсии, но увлечённые астрофизикой и космологией, вышли на связь. Самостоятельно программируя свои машины, они провели довольно удачные симуляции, возмущая "двумерную цифровую галактику", состоящую из 3000 точечных масс, с помощью "проходящего спутника", состоящего из 300 точечных масс. Короче говоря, классическая схема, приводящая к спиральной форме "галактики Пса", известной как M51. Когда смотришь на эти изображения, сразу понимаешь: "это то, что мы могли делать десять лет назад в научных кругах, обладая мощными вычислительными средствами". Конечно, спиральная структура не сохранялась. Она исчезала, когда возмущающий объект удалялся (это было известно давно). Наши два инженера, вдохновлённые этими обнадёживающими результатами, обратились к шести известным астрофизикам с просьбой дать "направления", но никто из них не проявил вежливости, чтобы ответить. Я оказался седьмым астрофизиком, с которым они связались. Конечно, я был рад получить такой дополнительный ресурс, и сразу включил этих новых сотрудников в новые симуляции. Похоже, они справляются отлично, и если всё пойдёт хорошо, мы получим "свежие результаты" в ближайшие месяцы. Волнующее ожидание, ведь цель — смоделировать рождение галактики. Дело, которое следует продолжать.
Предыдущая страница Следующая страница
../../bons_commande/bon_global.htm
Количество просмотров этой страницы с 13 июня 2005 года:
