Конформная циклическая космология
Конформная циклическая космология ( CCC ) — космологическая модель в рамках общей теории относительности , предложенная физиком-теоретиком Роджером Пенроузом . [1] [2] [3] В CCC Вселенная повторяет бесконечные циклы, при этом будущая времениподобная бесконечность (т.е. самый последний конец любой возможной шкалы времени, оцененной для любой точки пространства) каждой предыдущей итерации отождествляется с сингулярностью Большого взрыва следующей. [4] Пенроуз популяризировал эту теорию в своей книге 2010 года « Циклы времени: необычный новый взгляд на Вселенную» .
Базовая конструкция
[ редактировать ]Основная конструкция Пенроуза [2] заключается в соединении счетной последовательности открытых метрических пространств-времен Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера (FLRW), каждое из которых представляет собой Большой взрыв , за которым следует бесконечное будущее расширение. Пенроуз заметил, что прошлая конформная граница одной копии пространства-времени FLRW может быть «присоединена» к будущей конформной границе другой после соответствующего конформного изменения масштаба . В частности, каждый отдельный показатель FLRW умножается на квадрат конформного множителя которая приближается к нулю в времениподобной бесконечности , эффективно «сдавливая» будущую конформную границу до конформно-регулярной гиперповерхности (которая пространственноподобна , если существует положительная космологическая постоянная , как считается в настоящее время). Результатом является новое решение уравнений Эйнштейна , которое Пенроуз использует для представления всей Вселенной и которое состоит из последовательности секторов, которые Пенроуз называет «эонами». [5]
Гипотеза конформной циклической космологии требует, чтобы все массивные частицы в конечном итоге исчезли из существования, включая те, которые слишком сильно отделились от всех других частиц, чтобы аннигилировать вместе с ними. Как указывает Пенроуз, распад протона — это возможность, рассматриваемая в различных умозрительных расширениях Стандартной модели , но она никогда не наблюдалась. Более того, все электроны также должны распасться или потерять свой заряд и/или массу, и никакие традиционные предположения этого не допускают. [2]
В своей видеолекции на Нобелевскую премию Роджер Пенроуз смягчил свое предыдущее требование об отсутствии массы, начиная с 26:30 видео, позволяя присутствовать некоторым массовым частицам, пока их количества незначительны, при этом почти вся их энергия является кинетической, и в конформной геометрии, где доминируют фотоны. [6]
Физические последствия
[ редактировать ]Важной особенностью этой конструкции для физики элементарных частиц является то, что, поскольку бозоны подчиняются законам конформно-инвариантной квантовой теории , они будут вести себя в ремасштабированных эонах так же, как и в своих прежних аналогах FLRW (классически это соответствует структурам светового конуса). сохраняется при конформном масштабировании). Для таких частиц граница между эонами вовсе не граница, а просто пространственноподобная поверхность, через которую можно пройти, как и через любую другую. Фермионы , с другой стороны, остаются привязанными к данному эону, обеспечивая тем самым удобное решение информационного парадокса черной дыры ; по мнению Пенроуза, фермионы должны необратимо превращаться в излучение при испарении черной дыры, чтобы сохранить гладкость границы между эонами.
Свойства кривизны космологии Пенроуза также удобны для других аспектов космологии. Во-первых, граница между эонами удовлетворяет гипотезе кривизны Вейля , тем самым обеспечивая определенный вид прошлого с низкой энтропией, как того требуют гипотеза прошлого , статистическая механика и наблюдения. Во-вторых, Пенроуз рассчитал, что определенное количество гравитационного излучения должно сохраняться через границу между эонами. Пенроуз предполагает, что этого дополнительного гравитационного излучения может быть достаточно, чтобы объяснить наблюдаемое космическое ускорение без обращения к полю темной энергии .
Эмпирические тесты
[ редактировать ]В 2010 году Пенроуз и Ваге Гурзадян опубликовали препринт статьи, в которой утверждалось, что наблюдения космического микроволнового фона (CMB), выполненные с помощью зонда микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP) и эксперимента BOOMERanG, содержали избыток концентрических кругов по сравнению с моделированием, основанным на стандартная космологическая модель Lambda-CDM , с указанием значимости результата в 6 сигм. [5] Однако статистическая значимость заявленного обнаружения с тех пор оспаривается. Три группы независимо попытались воспроизвести эти результаты, но обнаружили, что обнаружение концентрических аномалий не было статистически значимым, поскольку в данных появлялось не больше концентрических кругов, чем при моделировании Lambda-CDM. [7] [8] [9] [10]
Причина разногласий сводилась к вопросу о том, как построить моделирование, используемое для определения значимости: во всех трех независимых попытках повторить анализ использовались моделирования, основанные на стандартной модели Lambda-CDM, тогда как Пенроуз и Гурзадян использовали недокументированный нестандартный подход. [11]
В 2013 году Гурзадян и Пенроуз опубликовали дальнейшее развитие своей работы, представив новый метод, который они назвали «процедурой поворота неба» (не основанной на моделировании), в котором данные WMAP анализируются напрямую; [3] в 2015 году они опубликовали результаты анализа данных Планка, подтверждающие результаты WMAP, включая неоднородное распределение этих структур на небе. [12]
В статье, опубликованной 6 августа 2018 года, авторы Дэниел Ан, Кшиштоф Антони Мейснер , Павел Нуровски и Пенроуз представили продолжающийся анализ данных реликтового излучения, поскольку, по их мнению, «…аномальные точки вносят важный новый вклад в космологию, независимо от того, действительности CCC». Они также предположили, что эти аномалии могут быть « точками Хокинга », остаточными сигналами « испарения Хокинга сверхмассивных черных дыр в эоне, предшествовавшем нашему». В исходной версии их статьи утверждалось, что местоположение B-режима , обнаруженное командой BICEP2, находилось в одной из этих точек Хокинга; это утверждение было удалено в более позднем обновлении. [13] Анализ 2020 года показал, что якобы аномальные «точки Хокинга» на самом деле соответствуют стандартной инфляционной картине с учетом эффекта поиска в другом месте , поэтому утверждается, что их нельзя использовать в качестве доказательства в пользу CCC. [14] В 2022 году другая группа опубликовала [15] препринт об аномалиях реликтового излучения, состоящих из одного или нескольких ярких пикселей, ошибочно приводит к областям со множеством кругов с низкой дисперсией при применении критериев поиска, использованных в предыдущих работах. После удаления аномалий из данных авторы заявляют об отсутствии статистически значимых результатов кругов с низкой дисперсией. Что касается точек Хокинга, они также не приводят статистически значимых доказательств при использовании гауссовой модели температурной амплитуды при угле раскрытия более 1 градуса и после учета аномалий реликтового излучения. Группа отмечает, что аномалии реликтового излучения сами по себе могут быть остатками точек Хокинга, что не подтверждается кругами с низкой дисперсией и/или высокой температурой вокруг них. Самое главное, авторы говорят, что отсутствие таких четких особенностей в реликтовом излучении не опровергает CCC, потому что, если плотность таких кругов и точек Хокинга велика, то вместо этого может возникнуть интерференционная спекл-картина в реликтовом излучении. Они также отмечают, что статистическое распределение данных не является гауссовским, что указывает на то, что основная информация еще не полностью описана.
CCC и парадокс Ферми
[ редактировать ]В 2015 году Гурзадян и Пенроуз также обсуждали парадокс Ферми — очевидное противоречие между отсутствием доказательств и высокой вероятностью существования внеземных цивилизаций. В рамках конформной циклической космологии космический микроволновый фон обеспечивает возможность передачи информации от одного эона к другому, в том числе разумных сигналов в рамках концепции информационной панспермии . [12]
См. также
[ редактировать ]- Циклы времени: необычайный новый взгляд на Вселенную
- Мода, вера и фантазия в новой физике Вселенной
- Информационный парадокс черной дыры
- Конформная геометрия
- Циклическая модель
- Динамика формы
- Белая дыра
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Палмер, Джейсон (27 ноября 2010 г.). «Космос может показать отголоски событий, предшествовавших Большому взрыву» . Новости Би-би-си . Проверено 27 ноября 2010 г.
- ^ Jump up to: а б с Роджер Пенроуз (2006). «До большого взрыва: возмутительная новая перспектива и ее последствия для физики элементарных частиц» (PDF) . Труды EPAC 2006, Эдинбург, Шотландия : 2759–2762. Бибкод : 2006epac.conf.2759R .
- ^ Jump up to: а б Гурзадян В.Г.; Пенроуз, Р. (2013). «О предсказанных CCC концентрических кругах с низкой дисперсией в небе CMB». Евро. Физ. Дж. Плюс . 128 (2): 22. arXiv : 1302.5162 . Бибкод : 2013EPJP..128...22G . дои : 10.1140/epjp/i2013-13022-4 . S2CID 55249027 .
- ^ Картлидж, Эдвин (19 ноября 2010 г.). «Пенроуз утверждает, что видел вселенную до Большого взрыва» . Physicsworld.com. Архивировано из оригинала 30 мая 2013 г. Проверено 27 ноября 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Гурзадян В.Г.; Пенроуз Р. (16 ноября 2010 г.). «Концентрические круги в данных WMAP могут свидетельствовать о жестокой деятельности, предшествовавшей Большому взрыву». arXiv : 1011.3706 [ astro-ph.CO ].
- ^ Пенроуз, Роджер. «Нобелевская лекция: Роджер Пенроуз, лауреат Нобелевской премии по физике 2020» . Ютуб . Нобелевский комитет . Проверено 22 мая 2021 г.
- ^ Вехус ИК; Эриксен Х.К. (07 декабря 2010 г.). «Поиск концентрических кругов на 7-летних картах температурного неба WMAP». Астрофизический журнал . 733 (2): Л29. arXiv : 1012.1268 . Бибкод : 2011ApJ...733L..29W . дои : 10.1088/2041-8205/733/2/L29 . S2CID 119284906 .
- ^ Мосс А; Скотт Д; Зибин Дж. П. (07 декабря 2010 г.). «Нет доказательств существования кругов с аномально низкой дисперсией на небе». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2011 (4): 033. arXiv : 1012.1305 . Бибкод : 2011JCAP...04..033M . дои : 10.1088/1475-7516/2011/04/033 . S2CID 118433733 .
- ^ Хаджян А (08 декабря 2010 г.). «Есть ли отголоски Вселенной до Большого взрыва? Поиск кругов с низкой дисперсией в небе реликтового излучения». Астрофизический журнал . 740 (2): 52. arXiv : 1012.1656 . Бибкод : 2011ApJ...740...52H . дои : 10.1088/0004-637X/740/2/52 . S2CID 118515562 .
- ^ ДеАбре, А.; и др. (2015). «Поиск концентрических кругов с низкой дисперсией в космическом микроволновом фоне». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2015 (12): 031. arXiv : 1508.05158 . Бибкод : 2015JCAP...12..031D . дои : 10.1088/1475-7516/2015/12/031 . S2CID 119205759 .
- ^ Гурзадян В.Г.; Пенроуз Р. (07 декабря 2010 г.). «Подробнее о кругах с низкой дисперсией на небе CMB». arXiv : 1012.1486 [ astro-ph.CO ].
- ^ Jump up to: а б Гурзадян В.Г.; Пенроуз, Р. (2016). «CCC и парадокс Ферми». Евро. Физ. Дж. Плюс . 131 : 11. arXiv : 1512.00554 . Бибкод : 2016EPJP..131...11G . дои : 10.1140/epjp/i2016-16011-1 . S2CID 73537479 .
- ^ Гурзадян В.Г.; Пенроуз, Р. (2018). «Очевидные доказательства наличия точек Хокинга в небе реликтового излучения». arXiv : 1808.01740 [ astro-ph.CO ].
- ^ Джоу, Дилан Л.; Скотт, Дуглас (09 марта 2020 г.). «Переоценка доказательств точки Хокинга в CMB» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 2020 (3): 021. arXiv : 1909.09672 . Бибкод : 2020JCAP...03..021J . дои : 10.1088/1475-7516/2020/03/021 . ISSN 1475-7516 . S2CID 202719103 .
- ^ Бодния, Ева; Исенбаев Влад; Колберн, Келлан; Суренгин, Джо; Бауместер, Дирк (2022). «Признаки конформной циклической космологии и аномалии неба реликтового излучения». arXiv : 2208.06021 [ astro-ph.CO ].
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Циклическая Вселенная. Разговор с Роджером Пенроузом». Архивировано 17 августа 2018 г. на Wayback Machine , Ideas Roadshow , 2013 г.
