Экпиротическая Вселенная ( / ˌ ɛ k p aɪ ˈ r ɒ t ɪ k / ) [1] — космологическая модель ранней Вселенной , объясняющая происхождение крупномасштабной структуры космоса . Эта модель также была включена в теорию циклической Вселенной (или теорию экпиротической циклической Вселенной ), которая предлагает полную космологическую историю, как прошлого, так и будущего.
Оригинальная экпиротическая модель была представлена Джастином Хури, Бертом Оврутом , Полом Стейнхардтом и Нилом Туроком в 2001 году. [2]
Стейнхардт создал название на основе древнегреческого слова экпироз (ἐκπύρωσις, «пожар»), которое относится к стоической космологической модели, согласно которой Вселенная вовлечена в вечный цикл огненного рождения, охлаждения и возрождения. [3]
Теория обращается к фундаментальному вопросу, который остается без ответа в инфляционной модели Большого взрыва : «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, сформировавшие нашу Вселенную, произошли до отскока, а в циклической версии Вселенная отскакивает через регулярные промежутки времени. [4]
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). [ нужна цитата ] Как и космология Большого взрыва, экпиротическая теория точно описала существенные особенности нашей Вселенной. Он предсказывает однородную , плоскую Вселенную с набором горячих и холодных точек, что согласуется с наблюдениями космического микроволнового фона (CMB), наблюдениями, подтвержденными с более высокой точностью экспериментами на спутниках WMAP и Planck . [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 утверждается в этих моделях. [7] Другие исследователи утверждают, что данные наблюдений Планка за реликтовым излучением «значительно ограничивают пространство жизнеспособных параметров экпиротических/циклических сценариев». [8] Первичные гравитационные волны , если они когда-либо наблюдаются, могут помочь ученым различать различные теории происхождения Вселенной. [ как? ]
Преимущество экпиротических и циклических моделей состоит в том, что они не создают мультивселенную . [ нужна цитата ] Это важно, потому что, когда эффекты квантовых флуктуаций правильно включены в инфляционную модель Большого взрыва, они мешают Вселенной достичь однородности и плоскостности, которые пытаются объяснить космологи. [ нужна цитата ] Вместо этого, раздутые квантовые флуктуации заставляют Вселенную распадаться на участки со всеми мыслимыми комбинациями физических свойств. Вместо того, чтобы делать четкие предсказания, инфляционная теория Большого взрыва допускает любой результат, так что наблюдаемые нами свойства можно рассматривать как случайную случайность, возникающую 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 были бы случайность той части мультивселенной, в которой мы живем». [9]
Трудно примирить идею о том, что свойства нашей Вселенной являются случайностью и происходят из теории, допускающей мультивселенную других возможностей [ по мнению кого? ] 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, концепция случайности не может быть фальсифицирована экспериментом, поскольку любые будущие эксперименты можно рассматривать как еще одни случайные аспекты.
В экпиротической и циклической 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 при этом мультивселенной.