El comienzo del universo con la teoría de cuerdas
La teoría del big bang no ofrece ninguna explicación de lo que comenzó la expansión original del universo. Esta es una cuestión teórica importante para los cosmólogos, y muchos están aplicando los conceptos de la teoría de cuerdas en un intento de responder a ella. Una conjetura controvertido es un modelo de universo cíclico llamado universo ecpirótico teoría, lo que sugiere que nuestro universo es el resultado de branas chocan entre sí.
Los golpes de cadenas
Mucho antes de la introducción de la teoría-M o branas escenarios del mundo, había una conjetura de la teoría de cuerdas de por qué el universo tenía el número de dimensiones que vemos: un espacio compacto de nueve dimensiones espaciales simétricas comenzó a expandir en tres de esas dimensiones. En este análisis, un universo con tres dimensiones espaciales (como el nuestro) es la geometría espacio-tiempo más probable.
En esta idea, planteada inicialmente en la década de 1980 por Robert Brandenberger y Cumrun Vafa, el universo comenzó como una cadena bien la herida con todas sus dimensiones simétricamente confinados a la longitud de Planck. Las cuerdas, en efecto, las dimensiones obligados hasta ese tamaño.
Brandenberger y Vafa argumentaron que en tres o menos dimensiones, sería probable para las cuerdas a chocan con anti-cadenas. (Un anti-string es esencialmente una cadena que serpentea en una dirección opuesta a la cadena.) La colisión aniquila la cadena que, a su vez, desencadena las dimensiones se confinar. De este modo, comienzan en expansión, como en las teorías de la explosión de inflación y grandes.
En lugar de pensar acerca de las cadenas y anti-cadenas, imaginar una habitación que tiene un montón de cables conectados a puntos al azar en las paredes. Imagínese que la habitación quiere ampliar con las paredes y el suelo y el techo tratando de alejarse el uno del otro - pero no puede debido a los cables. Imaginemos ahora que los cables se pueden mover, y cada vez que se intersectan, se puede recombinar. Imagínese dos cables tensos que se extiende desde el suelo hasta el techo que se cruzan para formar una X. flaco alto Ellos pueden recombinarse para convertirse en dos cables sueltos - uno unido al suelo y uno fijado al techo. Si éstos habían sido los únicos dos cables que se extienden desde el suelo al techo, a continuación, después de esta interacción, el suelo y el techo son libres de separarse el uno del otro.
En el escenario Brandenberger y Vafa, esta dimensión (arriba-abajo), así como otros dos, son libres para crecer grande. El paso final es que en cuatro o más dimensiones espaciales, las cuerdas se mueven típicamente nunca se encuentran. (Piense en la cantidad de puntos que se mueven en dos dimensiones espaciales probablemente nunca se encuentran, y la razón se extendió a dimensiones superiores.) Así que este mecanismo sólo funciona para liberar a tres dimensiones espaciales de sus cables.
En otras palabras, la propia geometría de la teoría de cuerdas implica que este escenario llevaría a vernos menos de cuatro dimensiones del espacio - Dimensiones de cuatro o más tienen menos probabilidades de ir a través de las colisiones cadena / anti-cadena necesaria para “liberar” a partir de la configuración fuertemente unido. Las dimensiones superiores continúan vinculados por las cuerdas en la longitud de Planck y son por lo tanto no se ve.
Con la inclusión de branas, esta imagen se vuelve más complicada y más difícil de interpretar. La investigación en este enfoque en los últimos años no ha sido tranquilizador. Muchos problemas surgen cuando los científicos tratan de integrar esta idea con mayor rigor en las matemáticas de la teoría de cuerdas. Aún así, esta es una de las pocas explicaciones de por qué hay cuatro dimensiones que tienen ningún sentido, por lo que los teóricos de cuerdas no han abandonado por completo como una posible razón de la gran explosión.
El universo ecpirótico
En el escenario universo ecpirótico, nuestro universo se creó a partir de la colisión de branas. La materia y la radiación de nuestro universo proviene de la energía cinética creada por la colisión de estas dos branas.
La teoría se basa en las ideas que algunos escenarios del mundo brana de la teoría M muestran que las dimensiones adicionales de la teoría de cuerdas pueden ser extendidas, tal vez incluso de tamaño infinito. También probablemente no se están expandiendo (o al menos en teoría de cuerdas no tienen ninguna razón para pensar que lo son) la forma en que nuestros propios tres dimensiones espaciales son. Al reproducir el video del universo hacia atrás en el tiempo, estas dimensiones no se contraen.
Ahora imagina que dentro de estas dimensiones tiene dos infinitos 3-branas. Algunos mecanismo (como la gravedad) dibuja los branes juntos a través de las dimensiones adicionales infinitas, y que chocan entre sí. se genera la energía, la creación de la materia de nuestro universo y empujando las dos membranas de separación. Con el tiempo, la energía de la colisión se disipa y las membranas se dibujan de nuevo juntos a chocar una vez más.
El modelo ecpirótico se divide en varios épocas (periodos de tiempo), en base a lo que influye dominan:
El Big Bang
La época radiación dominada
La época dominado por la materia
La época dominada por la energía oscura
La época de contracción
La gran crisis
La historia hasta la época de contracción es esencialmente idéntica a la realizada por regular de la cosmología del Big Bang. La radiación que se genera por la colisión brana (la gran explosión) significa la época dominada por la radiación es bastante uniforme (con excepción de las fluctuaciones cuánticas), por lo que la inflación puede ser innecesaria. Después de unos 75.000 años, el universo se convierte en una sopa de partículas durante la época dominado por la materia. Hoy en día y desde hace muchos años, estamos en la época dominada por la energía oscura, hasta que la energía oscura se desintegra y el universo comienza a contraer una vez más.
Debido a que la teoría implica dos branas en colisión, algunos llamado a esto el teoría del “big splat” o la teoría de la “brana éxito”, que es sin duda más fácil de pronunciar que ecpirótico. La palabra “ecpirótico” viene de la palabra griega “ekpyrosis”, que era una antigua creencia griega de que el mundo nació de fuego.
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Algunos piensan que el modelo de universo ecpirótico tiene mucho a su favor - que resuelve los problemas de planitud y horizonte como teoría inflacionaria hace, mientras que también proporciona una explicación de por qué el universo se inició en el primer lugar - pero los creadores todavía están lejos de demostrar que . Stephen Hawking ha apostado Neil Turok que los resultados de satélite Planck de la Agencia Espacial Europea verificarán el modelo inflacionario y descartar el modelo ecpirótico, pero Hawking ha sido conocido por tener que pagar en este tipo de apuestas en el pasado.