Univers ecpirotic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Branurile lumii: brane tridimensionale paralele ( d-brane ) compuse din brane bidimensionale ( p-brane ), care la rândul lor conțin șiruri ; în figură, un șir le leagă, iar cele două brane se pot ciocni accidental într-un ecpirotic Big Splat

1leftarrow blue.svg Vocea principală: World-brane .

Modelul universului ecpirotic , în universul ekpyrotic original sau scenariul ekpyrotic (de la termenul filosofic „ ecpiroza ”, în greaca veche „[a ieșit] din foc”, adică „conflagrația universală”, „sfârșitul lumii într-o mare focul cosmic "din care renaște o lume nouă), numit și modelul Steinhardt-Turok (de la numele celor doi creatori) sau Big Splat (" marea zdrobire ") este un model cosmologic propus de fizicienii teoretici Paul Steinhardt și Neil Turok , în „domeniul teoriei corzilor , în special al lumii brane și al multiversului ( teoria M ) și al teoriilor universului ciclic . Acestea s-au bazat pe ideile lui Justin Khoury , Gabriele Veneziano (autorul cosmologiei de coarde ) și Burt Ovrut .

Evenimentul coliziunii gravitaționale între brane numit Big Splat este văzut ca un fenomen anterior Big Bang-ului și un pas fundamental în formarea universului nostru, așa cum a prezis modelul ciclic , un model cosmologic care susține primatul ca unul dintre cele mai acreditate împreună.la modelul inflaționist , cu care, totuși, nu este în contrast puternic (nu prezice unde gravitaționale ), deoarece ciocnirea branelor explică ce s-a întâmplat înainte de ultimul Big Bang, nu după. Gravitația branei din apropiere este percepută ca materie întunecată .

Enorma conflagrație ar produce căldură și energie foarte ridicate, astfel încât să genereze o explozie gigantică și să dea viață unui univers întreg și nou în expansiune accelerată ; această creștere a vitezei ar fi efectul unei constante cosmologice ( energie întunecată , reziduul coliziunii gravitaționale), care se termină și așa mai departe până la infinit, într-o nouă coliziune și un nou Big Bang. Spre deosebire de inflația cosmică , totuși, modelul ecpirotic elimină complet singularitatea și este parțial considerat o teorie a cosmologiei nestandardizate , chiar dacă respectă în continuare parametrii modelului Lambda-CDM și ai Big Bang-ului, nefiind complet încadrați în el . [1] [2]

Cele două protuniversuri și coliziunea

Punctul fundamental al acestei teorii este să considerăm Big Bang-ul ca un moment important în formarea universului nostru, dar nu ca un moment inițial și unic. [3]

Potrivit teoreticienilor Big Splat, înainte de marea explozie ar fi existat două „protouniverse” separate, ambele perfect plane conform legilor geometriei euclidiene și extinse, la fel ca a noastră, peste patru dimensiuni (trei spațiale și una temporală). Ele sunt plate, deoarece aceasta este forma cea mai acreditată din univers . În aceste două universuri nu ar fi existat nicio materie așa cum o înțelegem noi astăzi, ci unde gravitaționale . [3] Aceste brane ar pluti într-un hiperspațiu numit și „vrac”.

Pentru ca acest model să funcționeze, este necesar să se ia în considerare particulele nu mai mult ca unități punctuale adimensionale, cu problemele care rezultă, care sunt indicate de mecanica cuantică , ci ca șiruri unidimensionale. [3] Aceste șiruri introduc existența unor dimensiuni suplimentare (11 în total) și una în special, a șaptea dintre cele suplimentare (dincolo de primele 4), care ar împărți cele două universuri. [3]

Hiperspațiul numit vrac și branuri
Suprafața unui univers brane

Big Splat s-ar fi produs atunci când cele două universuri preexistente ar fi avut o coliziune gravitațională, sau mai bine zis coliziuni în mai multe părți (datorită unor fluctuații cuantice aleatorii), ajungând astfel, într-una din cele două care ar deveni ulterior universul nostru, să provoace Big Bang-ul . [3] În momentul Big Splat, unele părți ale celor două Universe se ciocneau înainte de altele, formând o cantitate neuniformă de radiații (aceeași neuniformitate este explicată în modelul inflaționist datorită fluctuațiilor cuantice ale inflației câmp). Acest model aparent absurd are fundații solide în teoria M , conform căreia cea de-a șaptea dimensiune ar trebui să fie comprimată între două ramuri: în modelul ciclic, cele două universuri în coliziune continuă sunt separate exact de cea de-a șaptea dimensiune. Celălalt protounivers ar fi continuat să existe independent sau să colimineze într-un Big Bang analog. [3]

Universul nostru, o brană tridimensională (una din două sau o a treia brană invizibilă recent formată), este, prin urmare, într-o coliziune constantă cu un univers paralel separat de o distanță foarte mică în dimensiunile suplimentare. Cu o perioadă de câteva mii de miliarde de ani (aproximativ 1 miliard de ani, adică 1 000 000 000 000 sau 10 12 ), cele două universuri se ciocnesc într-un Big Splat. În momentul coliziunii, o cantitate mare de radiații este eliberată în fiecare dintre cele două Universuri, care ar trebui să fie egală cu cea care provine din oscilațiile inflatonului conform teoriei inflației .

Turok și Steinhardt s-au referit și la povestea lui Isaac Asimov Ultima întrebare pentru a explica teoria lor la nivel popular. [4]

„Pentru un alt interval atemporal, AC s-a gândit cât de bine ar putea ajunge la o concluzie. El a organizat cu atenție programul. AC a pus laolaltă tot ceea ce fusese cândva un Univers și a meditat la ceea ce era acum Haosul. Pas cu pas, trebuie să existe o soluție. Și aici AC a spus: „Să fie lumină!” Și lumina a fost făcută ".

( I. Asimov, Ultima întrebare )

Potrivit autorilor

«Modelul ciclic se bazează pe achizițiile celei mai acreditate fizici pentru a descrie și unifica toate forțele naturii. S-a demonstrat, fără ajutorul unui computer futurist, că, combinând brane și o dimensiune suplimentară și cu concurența regulată a gravitației și a energiei întunecate, este posibil să se descrie un Univers care este umplut în mod repetat cu galaxii, stele și viață în intervale regulate, în conformitate cu a doua lege a termodinamicii. În cele din urmă, trecerea de la un Univers aproape gol (la sfârșitul unui ciclu cosmic) la unul plin cu radiații de temperatură foarte ridicată (la început) nu este atât de departe de scenariul descris de Asimov. Coliziunea dintre două brane ar trebui să producă o albire orbitoare, marcând începutul unui nou ciclu de evoluție cosmică. [4] "

Teoria corzilor
Dualitate
T-dualitate · S-dualitate · U-dualitate
Fizică
Glosar fizic
Calendarul evenimentelor

Dimensiuni suplimentare

Conform teoriei, dimensiunile suplimentare introduse cu corzile ar rămâne „înfășurate” pe ele însele în secundele imediat următoare Big Bang-ului, rămânând limitate la un spațiu foarte mic și, prin urmare, neperceptibile pentru simțurile noastre. Aceste dimensiuni invizibile ar sta neextinse în microcosmos și, teoretic, nu ar fi mai mici decât lungimea Planck , numită și lungimea șirului. [3] Dimensiunile suplimentare ale corzilor, până acum nedetectate, s-ar contracta la un moment dat sub efectul gravitației brane, generând o nouă coliziune și un nou Big Bang.

Multiversul

Spre deosebire de modelul mai acreditat al inflației cosmice ( inflația eternă ), modelul nu postulează neapărat un multivers neobservabil, ci un ciclu continuu care dă viață universului nostru și doar (cel puțin în teoria inițială) două proto-universuri o membrană . Prin urmare , încercările de a combina, în contextul teoriei corzilor - care aspiră să fie o teorie a tot ceea ce - forțele fundamentale, teoria mecanicii cuantice și relativității generale cu previziunile lor matematice și fizice, precum și observațiile cu privire la materia întunecată. , The întuneric energia , accelerarea universului , Big Bang-ul , aceeași inflație și toate caracteristicile vizibile în universul observabil , explicând începutul și sfârșitul universului prezent. [3]

Materie întunecată și energie

Brane și materie întunecată

În lumea brane și în teoria universului ecpirotic, materia întunecată nu este altceva decât forța de greutate a altei brane și materia obișnuită pe care o conține, apropiată, dar invizibilă, alcătuită din șiruri; unele dintre aceste șiruri sunt vizibile sub formă de particule și conectează branurile, iar gravitația este, de asemenea, legată de acestea. [5]

Energia întunecată este în schimb o energie respingătoare predominantă în proto-universuri ca un fel de „gravitație suplimentară” [6] , care în univers este utilă pentru a goli fiecare brană din universul produs pe ea, făcând materia dispersată și pregătind o nouă coliziune și făcându-le paralele; în plus, acționează ca un stabilizator: în acest fel, o fluctuație cuantică mai energică cauzată de Big Splat / Big Crunch a branurilor nu ar mișca prea departe branurile în sine și universurile pe care le conțin. Branurile se pot întâlni astfel din nou sub presiunea forței normale a gravitației, fără a prelungi prea mult ciclul cosmic. [7]

Energia întunecată apare inițial din coliziuni anterioare, reprezentând o rămășiță de atracție gravitațională și o energie de vid , nu o forță în sine. De asemenea, datorită efectului gravitației celeilalte brane, crește accelerația de expansiune atunci când brane se apropie încet, epuizat forța coliziunii ( constanta cosmologică ). Prin urmare, materia întunecată și energia întunecată au o origine comună, în gravitatea lumii invizibile a branei. [8]

Printr-un fel de selecție naturală cosmologică în spațiu, în varianta multiversă ( teoria M ) sau o selecție în timp, universul nostru ar fi evoluat și ar fi supraviețuit și ospitalier pentru viața componentelor sale, cu un echilibru perfect de forțe, ca gravitația .

Critici

Unii critică Big Splat și modelul ciclic ca fiind considerat o versiune, deși particulară, a teoriei multiversului , dezvoltată prin diferite interpretări începând cu perioada postbelică și o derivare a teoriei șirurilor, considerată lipsită de falsificabilitate și neștiințifică. [3]

Experimente

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Theory_of_strings § Possible_tests .

În primul rând, o confirmare experimentală a teoriei șirurilor și, în special, a teoriei M , ar duce la considerarea Big Splat drept adevărat (unul dintre scopurile științifice ale Large Hadron Collider merge exact în acest sens). O detectare posibilă, în viitor, a undelor gravitaționale care decurg din originea Universului ar invalida teoria universului ciclic și al Big bulină, deoarece acestea nu sunt prevăzute în mod explicit , după ciocnirile, care este , în schimb prevăzute de inflaționist model care ar fi un candidat ca teorie principală.de origine a universului [9] .

Valuri gravitationale

Modelul ciclic poate fi supus unor experimente capabile să demonstreze validitatea acestuia. În primul rând, modelul ciclic se bazează în întregime pe teoria M și, mai general, pe teoria superstring : dacă teoria din urmă ar fi invalidată de datele experimentale, modelul ciclic și teoria lumii brane în sine ar fi false. În al doilea rând, un experiment mai direct pentru a confirma modelul inflaționist și a invalida teoria lumilor brane, ar putea fi realizat de sonde capabile să detecteze undele gravitaționale: conform modelului inflaționist, de fapt, oscilațiile inflatului au condus la distorsiuni ale spațiul-timp (al undelor gravitaționale ), de asemenea, perceptibil în Universul actual, în timp ce în modelul ciclic Big Splat nu generează unde gravitaționale. O verificare a modelului ciclic care confirmă validitatea acestuia ar putea reprezenta o dovadă experimentală în favoarea teoriei superstringului în sine.

Referindu-se la datele BICEP2 din martie 2014, care ar confirma veridicitatea teoriei inflaționiste (care l-a făcut pe Steinhardt să-și abandoneze teoria, care a revenit pentru a sprijini inflația, doar pentru a se răzgândi după un timp), Michio Kaku , expert în teorie M , afirmă că Big Splat nu contrazice inflația sau Big Bang-ul, ci mai degrabă dorește să dea o explicație de ce s-au întâmplat, tratând ceea ce s-a întâmplat înainte de nașterea universului actual. [10] Deoarece undele gravitaționale nu sunt detectate la o analiză atentă a datelor, modelul este încă fezabil și verificabil. Cu toate acestea, multiversul inflației eterne , în special așa-numita teorie a bulei, are asemănări cu cea a branurilor, care au fost uneori descrise ca bule de o anumită formă, dar în universul nostru nu este ciclic. [11]

Experimente posibile

În primul rând, modelul ciclic ecpirotic ar putea fi declarat adevărat dacă:

  • apare observarea unui șir (foarte dificil din cauza dimensiunii)
  • are loc o predicție a teoriei corzilor sau a suprasolicitării

Experimentele astronomice ar putea oferi, de asemenea, valabilitate pentru aceste teorii. Afirmând că structura fundamentală a naturii este alcătuită din șiruri și nu din puncte, teoria șirurilor stabilește scara minimă prin care putem considera lumea (lungimea șirurilor). Pentru a încerca să rezolve această dihotomie, un grup de fizicieni de la Universitatea Towson a susținut că, prin calcularea pozițiilor planetelor din sistemul solar , cercetătorii pot găsi noi limite dincolo de care pot fi măsurate efectele teoriei șirurilor, în același timp găsind dovezi ale încălcării principiului echivalenței einsteiniene . Aceste teste au fost speculate doar la acea vreme, dar ar trebui să includă o ușoară încălcare a trei legi ale fizicii astronomice: a treia lege a lui Kepler , principiul punctului Lagrange și polarizarea orbitală , cunoscut și sub numele de efectul Nordtvedt , una dintre dovezile relativității generale (împreună cu undele gravitaționale disputate). [12]

Fazele multiversului ecpirotic conform Turok

«Big Bang-ul nu ar fi altceva decât consecința coliziunii dintre două universuri paralele. Dar existența branurilor înainte de singularitate înseamnă că timpul a existat chiar înainte de Big Bang. Timpul poate fi astfel reconstruit chiar și dincolo de marea explozie. "

( Neil Turok [3] )
  1. existența infinită a timpului și a universurilor;
  2. ciocnirea branurilor ;
  3. Big Splat sau Ecpirotic Big Bang;
  4. inflație posibilă;
  5. formarea universului nostru (în sânul nostru) și a altor posibile universuri;
  6. posibilă nouă ciocnire între brane și „amnezie cosmică”, cu nou univers. [3]

Notă

  1. ^ (EN) Jean-Luc Lehners, Ekpyrotic Nongaussianity: A Review , în Advances in Astronomy 2010: 903 907, 2010, p.19 .
  2. ^ (EN) Justin Khoury și Paul J. Steinhardt, Adipatic Ekpyrosis: Scale-Invariant Curvature perturbations from a Single Scalar Field in a Contract Universe , in Phys. Rev. Lett. Number = 104 (9): 91301 , 2010, p. 4 .
  3. ^ a b c d e f g h i j k Roberto Trotta, Ce era acolo înainte de Big Bang? , pe corriere.it , 30 august 2007. Accesat la 5 aprilie 2020 .
  4. ^ a b Steinhardt , 203
  5. ^ Kaku .
  6. ^ Steinhardt 162
  7. ^ Steinhardt , 197
  8. ^ Dave Goldberg și Jeff Blomquist, Instrucțiunile de utilizare ale Universului. Cum să supraviețuiești găurilor negre, paradoxurilor timpului și fluctuațiilor cuantice , pp. 238-239.
  9. ^ Steinhardt .
  10. ^ (EN) News Math Columbia , pe math.columbia.edu.
  11. ^ Stephen Hawking , Universul pe scurt, Lumea Brana .
  12. ^ Teoria corzilor? Dovada din spațiu , pe media.inaf.it .

Bibliografie

Elemente conexe

Adus din „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ecpirotic_Universe&oldid=121883032 ”