Циклическая модель

редактировать

A циклическая модель (или осциллирующая модель ) - любая из нескольких космологических моделей, в котором вселенная следует бесконечным или неопределенным самоподдерживающимся циклам. Например, теория осциллирующей Вселенной, кратко рассмотренная Альбертом Эйнштейном в 1930 году, предполагала, что Вселенная следует вечной серии колебаний, каждая из которых начинается Большим взрывом и заканчивается с Big Crunch ; за это время Вселенная расширится в течение некоторого периода времени, прежде чем гравитационное притяжение материи заставит ее снова схлопнуться и подвергнуться отскоку.

Содержание
  • 1 Обзор
  • 2 Модель Стейнхардта – Турока
  • 3 Модель Баума – Фрамптона
  • 4 Другие циклические модели
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Внешние ссылки
Обзор

В 1920-х годах физики-теоретики, в первую очередь Альберт Эйнштейн, рассматривали возможность циклической модели Вселенной как (вечную) альтернативу модели расширяющейся Вселенной. Однако работа Ричарда С. Толмена в 1934 году показала, что эти ранние попытки провалились из-за циклической проблемы: согласно второму закону термодинамики, энтропия может только увеличиваться. Это означает, что последовательные циклы становятся длиннее и больше. Если экстраполировать назад во времени, то циклы до настоящего становятся все короче и меньше, достигая кульминации снова в Большом взрыве и, следовательно, не заменяя его. Эта загадочная ситуация сохранялась в течение многих десятилетий до начала 21 века, когда недавно обнаруженная компонента темной энергии дала новую надежду на последовательную циклическую космологию. В 2011 году пятилетний обзор 200 000 галактик, охватывающий 7 миллиардов лет космического времени, подтвердил, что «темная энергия разгоняет нашу Вселенную с ускоряющейся скоростью».

Одной из новых циклических моделей является космология бран. модель сотворения вселенной, полученная из более ранней экпиротической модели. Он был предложен в 2001 году Полом Стейнхардтом из Принстонского университета и Нилом Туроком из Кембриджского университета. Теория описывает возникновение вселенной не единожды, а многократно с течением времени. Теория потенциально могла бы объяснить, почему отталкивающая форма энергии, известная как космологическая постоянная, которая ускоряет расширение Вселенной, на несколько порядков меньше, чем предсказывает стандартный Большой взрыв модель.

Другая циклическая модель, основанная на понятии фантомной энергии, была предложена в 2007 году Лаурисом Баумом и Полом Фрэмптоном из Университета Северной Каролины в Чапелле. Хилл.

Другие циклические модели включают конформную циклическую космологию и петлевую квантовую космологию.

модель Стейнхардта – Турока

В этой циклической модели два параллельных орбифолда плоскостей или М-браны периодически сталкиваются в пространстве более высоких измерений. Видимая четырехмерная вселенная лежит на одной из этих бран. Столкновения соответствуют переходу от сжатия к расширению или Большому сжатию, за которым сразу следует Большой взрыв. Материя и излучение, которые мы видим сегодня, были созданы во время последнего столкновения по схеме, продиктованной квантовыми флуктуациями, созданными до бран. Спустя миллиарды лет Вселенная достигла состояния, которое мы наблюдаем сегодня; через дополнительные миллиарды лет он в конечном итоге снова начнет сокращаться. Темная энергия соответствует силе между бранами и играет решающую роль в решении задач монополя, горизонта и плоскостности. Более того, циклы могут продолжаться бесконечно в прошлом и будущем, и решением является аттрактор, поэтому он может предоставить полную историю Вселенной.

Как показал Ричард С. Толмен, более ранняя циклическая модель потерпела неудачу, потому что Вселенная претерпит неизбежную термодинамическую тепловую смерть. Однако новая циклическая модель избегает этого за счет чистого расширения в каждом цикле, предотвращая накопление энтропии. Однако в модели остаются серьезные нерешенные вопросы. Самым главным из них является то, что сталкивающиеся браны не понятны теоретикам струн, и никто не знает, будет ли спектр масштабного инварианта разрушен большим хрустом. Более того, как и в случае с космической инфляцией, в то время как общий характер сил (в сценарии экпиротического, сила между бранами), необходимых для создания флуктуаций вакуума, является известно, кандидата от физики элементарных частиц.

нет. Модель Баума – Фрамптона

Эта более поздняя циклическая модель 2007 года предполагает экзотическую форму темной энергии, называемую фантомной энергией, который обладает отрицательной кинетической энергией и обычно приводит к тому, что Вселенная заканчивается Большим разрывом. Это условие достигается, если во Вселенной преобладает темная энергия с космологическим уравнением состояния параметром w {\ displaystyle w}w , удовлетворяющим условию w ≡ p ρ < − 1 {\displaystyle w\equiv {\frac {p}{\rho }}<-1}{\ displaystyle w \ Equiv {\ frac {p} {\ rho}} <- 1} , для плотности энергии ρ {\ displaystyle {\ rho}}{\ rho} и давления p. Напротив, Стейнхардт – Турок предполагает w ≥ - 1 {\ displaystyle w {\ geq} -1}{\ displaystyle w {\ geq} -1} . В модели Баума-Фрэмптона, за септиллионную (или меньше) секунды (то есть 10 секунд или меньше) до возможного Большого разрыва, происходит поворот, и только один причинный участок сохраняется в качестве нашей Вселенной. Стандартный патч не содержит кварк, лептон или носитель силы ; только темная энергия - и ее энтропия при этом исчезает. адиабатический процесс сжатия этой гораздо меньшей вселенной происходит с постоянной исчезающей энтропией и без какого-либо вещества, в том числе без черных дыр, которые распались до поворота.

Идея о том, что вселенная «возвращается пустой», является центральной новой идеей этой циклической модели, позволяющей избежать многих трудностей, с которыми сталкивается материя в фазе сжатия, таких как чрезмерное формирование структуры, распространение и расширение черных дыр, а также прохождение фазовых переходов, таких как КХД и восстановление электрослабой симметрии. Любой из них будет иметь тенденцию вызывать нежелательный преждевременный отскок, просто чтобы избежать нарушения второго закона термодинамики. Условие w {\ displaystyle w}w < −1 may be logically inevitable in a truly infinitely cyclic cosmology because of the entropy problem. Nevertheless, many technical back up calculations are necessary to confirm consistency of the approach. Although the model borrows ideas from теории струн, оно не обязательно привязано к строкам или более высоким измерениям, но такие умозрительные устройства могут предоставить наиболее быстрые методы для исследования внутренней согласованности. Значение w {\ displaystyle w}w в модели Баума – Фрамптона можно сделать произвольно близким к -1, но оно должно быть меньше, чем.

Другие циклические модели
  • Конформная циклическая космология - основанная на общей теории относительности теория Роджера Пенроуза, в которой Вселенная расширяется до тех пор, пока вся материя не распадется и не превратится в свет. во Вселенной нет ничего, что связано с какой-либо шкалой времени или расстояния. Это позволяет ему стать идентичным Большому взрыву, поэтому начинается следующий цикл.
  • Петлевая квантовая космология, которая предсказывает «квантовый мост» между сужающейся и расширяющейся космологической ветвями.
См. Также

Физическая космология :

Религия:

Ссылки
Дополнительная литература
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-16 12:29:03
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте