Экпиротическая вселенная - Ekpyrotic universe

В экпиротическая вселенная (/ˌɛkпаɪˈрɒтɪk/)[1] это космологическая модель раннего вселенная что объясняет происхождение крупномасштабной структуры космос. Модель также была включена в циклическая вселенная теория (или экпиротическая циклическая вселенная теория), который предлагает полную космологическую историю, как в прошлом, так и в будущем.

Происхождение

Оригинальная экпиротическая модель была представлена Джастин Хури, Берт Оврут, Пол Стейнхардт и Нил Турок в 2001.[2]

Стейнхардт создал название на основе раннего слова экпироз (Древнегреческий: ἐκπύρωσις, ekpyrōsis, "пожар"); это относится к древнему Стоик космологическая модель, в которой Вселенная находится в вечном цикле огненного рождения, охлаждения и возрождения.[3]

Теория обращается к фундаментальному вопросу, на который пока нет ответа. Большой взрыв инфляционная модель "Что было 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.[4]

Приложения теории

Оригинальные экпиротические модели опирались на теория струн, браны и дополнительные размеры, но большинство современных экпиротических и циклических моделей используют те же физические ингредиенты, что и инфляционные модели (квантовые поля, развивающиеся в обычном пространстве-времени).[нужна цитата ] Как и космология Большого взрыва, экпиротическая теория точно описала основные черты нашей Вселенной. Он предсказывает униформа, плоская вселенная с образцами горячих и холодных точек в соответствии с наблюдениями космический микроволновый фон (CMB), наблюдения подтверждены с более высокой точностью WMAP и Спутник Планка эксперименты.[5] Наблюдение реликтового излучения долгое время считалось свидетельством Большого взрыва,[6] но сторонники экпиротической и циклической теорий утверждают, что реликтовое излучение также согласуется с большим отскоком, как это утверждается в этих моделях.[7] Другие исследователи утверждают, что данные планковских наблюдений реликтового излучения «значительно ограничивают жизнеспособное пространство параметров экпиротических / циклических сценариев».[8] Изначальные гравитационные волны, если оно когда-либо будет наблюдаться, может помочь ученым различать различные теории происхождения Вселенной.[Как? ]

Значение для космологии

Преимущество экпиротических и циклических моделей в том, что они не производят мультивселенная.[нужна цитата ] Это важно, потому что когда эффекты квантовые флуктуации должным образом включены в инфляционную модель Большого взрыва, они препятствуют достижению Вселенной единообразия и плоскостности, которые пытаются объяснить космологи.[нужна цитата ] Вместо этого раздутые квантовые флуктуации заставляют Вселенную разбиваться на участки со всеми мыслимыми 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.[нужна цитата ] 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 ».[9]

Трудно примирить идею о том, что свойства нашей Вселенной являются случайностью и исходят из теории, допускающей наличие мультивселенной других возможностей.[согласно кому? ] с тем фактом, что Вселенная необычайно проста (однородна и плоская) в больших масштабах и что элементарная частицы кажется, описываются 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

  1. ^ «экпиротический». Словарь американского наследия. Получено 30 октября, 2016.
  2. ^ Хури, Джастин; Ovrut, Burt A .; Steinhardt, Paul J .; Турок, Нил (2001). «Экпиротическая вселенная: сталкивающиеся браны и происхождение горячего большого взрыва». Физический обзор D. 64 (12): 123522. arXiv:hep-th / 0103239. Bibcode:2001ПхРвД..64л3522К. Дои:10.1103 / PhysRevD.64.123522. S2CID  374628.
  3. ^ «Растворение вселенной в огне». В стоической философии экпирозВсепоглощающий космический огонь представляет собой фазу сжатия вечно повторяющегося разрушения и воссоздания. По «экпирозу» см. В целом Майкл Лапидж, «Стоическая космология», в книге Джона М. Риста, Стоики, Cambridge University Press, 1978, стр. 161–186, стр. 180–184.
  4. ^ Steinhardt, P.J .; Турок, Н. (25 апреля 2002 г.). «Циклическая модель Вселенной». Наука. 296 (5572): 1436–1439. arXiv:hep-th / 0111030. Bibcode:2002Наука ... 296.1436S. Дои:10.1126 / science.1070462. PMID  11976408. S2CID  1346107.
  5. ^ Марфатия, Дэнни; Ли, Хе-Сон; Баргер, В. (18 февраля 2003 г.). «WMAP и инфляция». Письма по физике B. 565: 33–41. arXiv:hep-ph / 0302150. Bibcode:2003ФЛБ..565 ... 33Б. Дои:10.1016 / S0370-2693 (03) 00757-3. S2CID  119062633.
  6. ^ Венециано, Г. (1998-02-09). «Простое / краткое введение в физику / космологию до Большого взрыва». arXiv:hep-th / 9802057.
  7. ^ Ovrut, Burt A .; Хури, Джастин; Бухбиндер, Евгений И. (2008). «Негауссовости в новой экпиротической космологии». Письма с физическими проверками. 100 (17): 171302. arXiv:0710.5172. Bibcode:2008PhRvL.100q1302B. Дои:10.1103 / PhysRevLett.100.171302. PMID  18518270. S2CID  2949857.
  8. ^ Juvela, M .; Jones, W. C .; Jaffe, T. R .; Jaffe, A.H .; Huffenberger, K. M .; Hovest, W .; Хорнструп, А .; Holmes, W.A .; Хобсон, М. (2014). «Результаты Planck 2013. XXIV. Ограничения на изначальную негауссовость». Астрономия и астрофизика. 571: A24. arXiv:1303.5084. Bibcode:2014A&A ... 571A..24P. Дои:10.1051/0004-6361/201321554. S2CID  118603303.
  9. ^ Вайнберг, Стивен (20 ноября 2007 г.). «Физика: что мы делаем и чего не знаем». Нью-Йоркское обозрение книг.

дальнейшее чтение