Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Экпиротический сценарий ( / ˌ ɛ к р aɪ г ɒ т ɪ к / ) [1] 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.

Истоки [ править ]

Оригинальная экпиротическая модель была представлена Джастином Хури , Бертом Оврутом , Полом Стейнхардтом и Нилом Туроком в 2001 году [2].

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. [3]

Теория обращается к фундаментальному вопросу, на который инфляционная модель Большого взрыва остается без ответа: «Что происходило до Большого взрыва?» Объяснение, согласно экпиротической теории, состоит 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, в циклической версии, Вселенная отскакивает через равные промежутки времени. [4]

Приложения теории [ править ]

Первоначальные экпиротические модели основывались на теории струн , бранах и дополнительных измерениях , но большинство современных экпиротических и циклических моделей используют те же физические ингредиенты, что и инфляционные модели (квантовые поля, развивающиеся в обычном пространстве-времени). [ необходима цитата ] Подобно космологии Большого взрыва, экпиротическая теория точно описала основные особенности 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 высокой точностью с помощью WMAP и Планка спутникаэксперименты. [5] Наблюдение реликтового излучения долгое время считалось доказательством 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 они когда-либо наблюдались, могут помочь ученым различать различные теории о происхождении Вселенной. [ как? ]

Значение для космологии [ править ]

Преимущество экпиротических и циклических моделей в том, что они не создают мультивселенную . [ необходима цитата ] Это важно, потому что, когда эффекты квантовых флуктуаций должным образом включены в инфляционную модель Большого взрыва, они препятствуют достижению Вселенной единообразия и плоскостности, которые космологи пытаются объяснить. [ необходима цитата ]Вместо этого раздутые квантовые флуктуации заставляют Вселенную разбиваться на участки со всеми мыслимыми комбинациями физических свойств. Вместо того, чтобы делать четкие прогнозы, теория инфляции 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. [ необходима 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]

Идея о том, что свойства нашей Вселенной являются случайностью и исходят из теории, допускающей мультивселенную других возможностей, трудно согласовать [ согласно кому? ] с тем фактом, что Вселенная чрезвычайно проста (однородна и плоская) в больших масштабах и что элементарные частицы, по-видимому, описываются простыми симметриями и взаимодействиями. Кроме того, случайная концепция не может быть опровергнута экспериментом, поскольку любые будущие эксперименты могут рассматриваться как другие случайные аспекты.

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, не создавая мультивселенной.

См. Также [ править ]

  • Космическая инфляция
  • Циклическая модель
  • Физическая космология

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ "экпиротический" . Словарь американского наследия . Проверено 30 октября, 2016 .
  2. ^ Хури, Джастин; Ovrut, Burt A .; Steinhardt, Paul J .; Турок, Нил (2001). «Экпиротическая вселенная: сталкивающиеся браны и происхождение горячего большого взрыва». Physical Review D . 64 (12): 123522. arXiv : hep-th / 0103239 . Bibcode : 2001PhRvD..64l3522K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.64.123522 . S2CID 374628 . 
  3. ^ «Растворение вселенной в огне». В стоической философии экпироз , всепоглощающий космический огонь, представляет собой сдерживающую фазу вечно повторяющегося разрушения и воссоздания. По поводу «экпироза» обычно см. Майкла Лапиджа, «Стоическая космология», в книгеДжона М. Риста, Стоики, Cambridge University Press, 1978, стр. 161–186, стр. 180–184.
  4. ^ Steinhardt, PJ; Турок, Н. (25 апреля 2002 г.). «Циклическая модель Вселенной». Наука . 296 (5572): 1436–1439. arXiv : hep-th / 0111030 . Bibcode : 2002Sci ... 296.1436S . DOI : 10.1126 / science.1070462 . PMID 11976408 . S2CID 1346107 .  
  5. ^ Марфатия, Дэнни; Ли, Хе-Сон; Баргер, В. (18 февраля 2003 г.). «WMAP и инфляция». Физика Письма Б . 565 : 33–41. arXiv : hep-ph / 0302150 . Полномочный код : 2003PhLB..565 ... 33B . DOI : 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 физическим обзором . 100 (17): 171302. arXiv : 0710.5172 . Bibcode : 2008PhRvL.100q1302B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.100.171302 . PMID 18518270 . S2CID 2949857 .  
  8. ^ Juvela, M .; Джонс, WC; Jaffe, TR; Jaffe, AH; Huffenberger, KM; Hovest, W .; Хорнструп, А .; Холмс, Вашингтон; Хобсон, М. (2014). «Результаты Planck 2013. XXIV. Ограничения на изначальную негауссовость». Астрономия и астрофизика . 571 : A24. arXiv : 1303,5084 . Бибкод : 2014A & A ... 571A..24P . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201321554 . S2CID 118603303 . 
  9. Рианна Вайнберг, Стивен (20 ноября 2007 г.). «Физика: что мы делаем и чего не знаем» . Нью-Йоркское обозрение книг .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Пол Дж. Стейнхардт; Нил Турок (2007). Бесконечная вселенная: за гранью большого взрыва . Корона. ISBN 978-0-385-52311-0.
  • Краткое введение в экпиротическую вселенную Стейнхардта, Пол Дж., Факультет физики Принстонского университета.
  • Грин, Брайан, Элегантная вселенная: суперструны, скрытые измерения и поиски окончательной теории , Винтаж (2000).
  • Каллош, Рената; Кофман, Лев; Линде, Андрей (2001). «Пиротехническая вселенная». Physical Review D . 64 (12): 123523. arXiv : hep-th / 0104073 . Bibcode : 2001PhRvD..64l3523K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.64.123523 . ISSN  0556-2821 . S2CID  12990684 . (первая статья, указывающая на проблемы теории).
  • Уайтхаус, Дэвид, « До большого взрыва ». BBC News. 10 апреля 2001 г.
  • Журнал Discover, февральский выпуск 2004 г. до Большого взрыва .
  • Параллельные вселенные (BBC Two, 21:00, четверг, 14 февраля 2002 г.) .
  • «Бранная буря» бросает вызов части теории большого взрыва .
  • И-Фу Цай, Дэмиен А. Иссон, Роберт Бранденбергер, К неособой подпрыгивающей космологии , arXiv: 1206.2382, (июнь 2012 г.).