Syklinen malli (kosmologiassa) (tai syklinen teoria) on kosmologinen hypoteesi, joka olettaa, että maailmankaikkeuden aine käy toistuvasti läpi peräkkäisiä laajenemissyklejä , jotka kulkevat alkuräjähdyksen vaiheen (supertiheän ja kuuman tilan) ja kosmologisen evoluution kautta . joka tapahtui havaittavissa olevassa maailmankaikkeudessamme (lukuun ottamatta mahdollista hypoteettisia vaiheita, kuten inflaatio ), mukaan lukien kemiallisten alkuaineiden , atomien , galaksien , tähtien , planeettojen ja mahdollisesti elämän muodostuminen . Joissakin syklisissä malleissa universumimme kolmiulotteinen avaruus käy läpi loputtomasti vaihtuvia laajenemis- ja supistumissyklejä, kun taas joissakin malleissa kolmiulotteinen avaruutemme vain laajenee (mutta avaruuden laajenemis- ja supistumissyklejä on loputtomasti). lisä, neljäs ulottuvuus).
Homogeenisen ja isotrooppisen kosmologisen Friedman-mallin puitteissa , jos maailmankaikkeuden keskimääräinen tiheys ylittää kriittisen , niin sen laajeneminen ennemmin tai myöhemmin pysähtyy ja korvautuu puristumalla, minkä seurauksena universumi kutistuu jälleen yksittäinen tila , josta se kerran aloitti laajentumisensa. Jotkut fyysikot, mukaan lukien Albert Einstein, ehdottivat 1930-luvulla syklistä universumia vaihtoehtona ikuiselle laajenemiselle ( lämpukooleman hypoteesi ). Oletettiin, että alkuräjähdyksen singulaarisuudesta syntynyt maailmankaikkeus käy läpi laajenemisjakson, jonka jälkeen gravitaatiovuorovaikutus pysäyttää laajenemisen ja alkaa universumin käänteinen puristuminen singulaariseksi ( Big Crunch ), ja koko tämä sykli toistuu. uudestaan ja uudestaan. Siten universumi on olemassa kahden yksittäisen tilan välisenä aikana jatkuvasti toistuvassa laajenemis- ja romahtamiskierrossa. Richard Tolmanin vuonna 1934 julkaistu työ osoitti kuitenkin mallin olevan epäjohdonmukainen entropiaongelman vuoksi : termodynamiikan toisen lain mukaan entropia voi vain kasvaa. Tämän seurauksena peräkkäiset syklit kasvavat laajuudeltaan ja kestoltaan, ja ajassa taaksepäin tapahtuva ekstrapolointi viittaa siihen, että aikaisemmat syklit ovat muuttuneet alueellisesti rajallisemmiksi ja kestoltaan lyhyemmiksi, lähentyen nolla-arvoihin, eli johtaen jälleen alkuperäiseen alkuräjähdukseen (mutta ei korvaamaan). se).
Uusi vaihe syklisten mallien tutkimuksessa tuli 2000-luvun alussa, kun M-teoria kehittyi ja pimeän aineen ja pimeän energian käsitteet ilmaantuivat kosmologiaan . Yksi Princetonin yliopiston teoreettisten fyysikkojen Paul Steinhardtin ja Neil Turokin ym. vuonna 2001 rakentamista uusista syklisistä malleista perustuu braeniteoriaan [1] ja johdettu edellisestä ekpyroottisesta mallista . Braneteorian puitteissa oletetaan, että universumimme avaruus on kolmiulotteinen braani (3-braani), joka sijaitsee korkeamman ulottuvuuden avaruudessa. Samanaikaisesti merkkijonoteorian formalismista ja sen yleistyksestä - M-teoriasta - seuraa, että kaikki aineen hiukkaset ja ei-gravitationaalisten perusvuorovaikutusten kantajat ovat merkkijonoja, joilla on avoimet päät, minkä seurauksena ne kiinnittyvät. braanilla eikä voi jättää sitä. Gravitonit ovat kuitenkin suljettuja kieliä, joilla ei ole vapaita päitä, joten ne voivat poistua braanista ja levitä braanien välillä. [2] Braanin kiertomalli olettaa, että toinen 3-braani voi olla rinnakkain 3-braanimme kanssa ja että niiden välillä on gravitaatiovoima. Braenien välisen gravitaatiovuorovaikutuksen energia aiheuttaa pimeän energian ilmiön jokaisessa braanissa, mikä saa ne laajenemaan loputtomasti. Lisäksi painovoiman vetovoima saa braanit vetämään toisiaan puoleensa, jolloin ne törmäävät ja pomppaavat toisistaan. Painovoima kuitenkin hidastaa niiden vetäytymisnopeutta ja saa heidät lähestymään toisiaan uudelleen ja törmäämään, mikä johtaa vetovoiman, törmäyksen ja palautumisen kierteen loputtomaan toistumiseen. Jokainen törmäys johtaa supertiheän ja kuuman aineen syntymiseen jokaisessa braanissa - täsmälleen samassa tilassa kuin se oli alkuräjähdyksen aikaan. Braanin laajeneessa tämä aine jäähtyy ja käy läpi koko meidän tuntemamme kosmologisen evoluution vaiheen galaksien, tähtien, planeettojen ja mahdollisesti elämän muodostumisen myötä. Ja koko tämä sykli toistuu yhä uudelleen ja uudelleen. Toisin kuin Tolmanin ym. tarkastelemassa vanhemmassa mallissa, tässä syklien toistumista ei tapahdu itse braanin (universumin) tilan laajenemisen ja supistumisen muutoksesta, vaan sen laajenemisesta ja supistumisesta. tilaa braanien välillä ylimääräisessä ulottuvuudessa. Itse braanitila laajenee jatkuvasti. Samaan aikaan, vaikka kokonaisentropia kunkin braanin sisällä kasvaa koko ajan, braenien äärettömän laajenemisen vuoksi sen tiheys pienenee ja jokaisen seuraavan syklin alussa se saavuttaa lähes nollan, eli tapahtuu täydellinen paluu alkutila. Tämä tarjoaa mekanismin entropian "palauttamiseksi" jokaisessa syklissä. Tämän seurauksena syklit voivat jatkua ikuisesti sekä menneisyyden että tulevaisuuden suuntaan [3] [4] . Siten tämä malli johtaa yhteen multiversumin muunnelmiin , jossa universumit ovat ajallisesti erotettuja.
Pohjois-Carolinan yliopiston fyysikot Lauris Baum ja Paul Frampton ehdottivat vuonna 2007 toista syklistä mallia, joka perustuu haamuenergian rooliin .
Siellä on myös Roger Penrosen ja Vahagn Gurzadyanin konforminen syklinen kosmologinen malli [5] , jossa kussakin edellisessä syklissä (eon) tulevaisuuden aika pyrkii äärettömyyteen, mikä osoittautuu alkuräjähdyksen singulariteetiksi seuraavalle syklille.
Venäjäksi:
Englanniksi: