Экпиротическая вселенная - Ekpyrotic universe

Экпиротический сценарий ( / ˌ ɛ к р aɪ г ɒ т ɪ к / ) является космологической моделью ранней вселенной , которая объясняет происхождение крупномасштабной структуры космоса . Модель также была включена в теорию циклической вселенной (или теорию экпиротической циклической вселенной ), которая предлагает полную космологическую историю, как в прошлом, так и в будущем.

Происхождение

Оригинальная экпиротическая модель была представлена Джастином Хури , Бертом Оврутом , Полом Стейнхардтом и Нилом Туроком в 2001 году.

Стейнхардт создал название на основе раннего слова ekpyrosis ( древнегреческое : ἐκπύρωσις, ekpyrōsis , «пожар»); это относится к древней стоической космологической модели, в которой вселенная находится в вечном цикле огненного рождения, охлаждения и возрождения.

Теория обращается к фундаментальному вопросу, на который инфляционная модель Большого взрыва остается без ответа: «Что произошло до Большого взрыва?» Объяснение, согласно экпиротической теории, заключается в том, что Большой взрыв на самом деле был большим отскоком, переходом от предыдущей эпохи сжатия к нынешней эпохе расширения. Ключевые события, которые сформировали нашу Вселенную, произошли до отскока, и, согласно циклической версии, Вселенная отскакивает через равные промежутки времени.

Приложения теории

Первоначальные экпиротические модели основывались на теории струн , бранах и дополнительных измерениях , но большинство современных экпиротических и циклических моделей используют те же физические компоненты, что и инфляционные модели (квантовые поля, развивающиеся в обычном пространстве-времени). Как и космология Большого взрыва, экпиротическая теория точно описала основные черты нашей Вселенной. Он предсказывает форму , плоскую вселенную с узорами горячих пятен и холодных пятен, в согласии с наблюдениями космического микроволнового фона (CMB), наблюдения подтвердили более высокую точность с помощью WMAP и спутниковой Планки экспериментов. Наблюдение реликтового излучения долгое время считалось доказательством Большого взрыва, но сторонники экпиротической и циклической теорий утверждают, что реликтовое излучение также согласуется с Большим отскоком, как это предполагается в этих моделях. Другие исследователи утверждают, что данные планковских наблюдений реликтового излучения «значительно ограничивают жизнеспособное пространство параметров экпиротических / циклических сценариев». Первичные гравитационные волны , если они когда-либо наблюдаются, могут помочь ученым различать различные теории происхождения Вселенной.

Значение для космологии

Преимущество экпиротических и циклических моделей в том, что они не создают мультивселенную . Это важно, потому что, когда эффекты квантовых флуктуаций должным образом включены в инфляционную модель Большого взрыва, они не позволяют Вселенной достичь однородности и плоскостности, которые пытаются объяснить космологи. Вместо этого раздутые квантовые флуктуации заставляют Вселенную разбиваться на участки со всеми возможными комбинациями физических свойств. Вместо того, чтобы делать четкие прогнозы, инфляционная теория Большого взрыва допускает любой результат, так что наблюдаемые нами свойства могут рассматриваться как случайный случай, возникающий в результате конкретного участка мультивселенной, в котором находится Земля. Большинство регионов мультивселенной будут иметь очень разные свойства.

Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг предположил, что если мультивселенная верна, «надежда найти рациональное объяснение точных значений масс кварков и других констант стандартной модели, которые мы наблюдаем в нашем Большом взрыве, обречена, поскольку их значения будут случайность той части мультивселенной, в которой мы живем ».

Идея о том, что свойства нашей Вселенной являются случайностью и исходят из теории, допускающей множество других возможностей, трудно согласовать с тем фактом, что Вселенная необычайно проста (однородна и плоская) в больших масштабах и что элементарные частицы кажутся описываться простыми симметриями и взаимодействиями. Кроме того, случайная концепция не может быть опровергнута экспериментом, поскольку любые будущие эксперименты можно рассматривать как еще один случайный аспект.

В экпиротических и циклических моделях сглаживание и уплощение происходит в период медленного сжатия, поэтому квантовые флуктуации не раздуваются и не могут создать мультивселенную. В результате экпиротическая и циклическая модели предсказывают простые физические свойства, которые согласуются с текущими экспериментальными данными, без создания мультивселенной.

Смотрите также

Примечания и ссылки

дальнейшее чтение