A ciklikus modell (a kozmológiában) (vagy ciklikus elmélet) egy kozmológiai hipotézis, amely azt feltételezi, hogy az Univerzum anyaga ismételten egymást követő tágulási ciklusokon megy keresztül, áthaladva az Ősrobbanás szakaszán (szupersűrű és forró állapot) és további kozmológiai evolúció . amelyek a megfigyelhető univerzumunkban zajlottak (az olyan hipotetikus szakaszok kivételével, mint az infláció ), beleértve a kémiai elemek , atomok , galaxisok , csillagok , bolygók és esetleg élet kialakulását. Egyes ciklikus modellekben Univerzumunk háromdimenziós tere végtelenül változó tágulási és összehúzódási ciklusokon megy keresztül, míg egyes modellekben a háromdimenziós terünk mindig csak tágul (de a térben végtelen tágulási és összehúzódási ciklusok vannak). további, negyedik dimenzió).
A homogén és izotróp kozmológiai Friedman-modell keretein belül , ha az Univerzum átlagos sűrűsége meghaladja a kritikus értéket , akkor a tágulása előbb-utóbb leáll, és kompresszió váltja fel, aminek következtében az Univerzum ismét egy zsugorodásra fog zsugorodni. szinguláris állapot , ahonnan egykor elkezdte terjeszkedni. Az 1930-as években néhány fizikus, köztük Albert Einstein, ciklikus univerzumot javasolt az örök tágulás alternatívájaként (a hőhalál hipotézise ). Feltételezték, hogy az ősrobbanás szingularitásból eredően az Univerzum egy tágulási perióduson megy keresztül, amely után a gravitációs kölcsönhatás leállítja a tágulást, és megkezdődik az Univerzum fordított összenyomódása szingularitássá ( Big Crunch ), és ez az egész ciklus megismétlődik. újra és újra. Így az Univerzum két szinguláris állapot közötti időszakban létezik a tágulások és összeomlások állandóan ismétlődő ciklusában. Richard Tolman 1934-ben publikált munkája azonban azt mutatta, hogy a modell az entrópiaprobléma miatt inkonzisztens : a termodinamika második főtétele szerint az entrópia csak növekedhet. Ennek eredményeként az egymást követő ciklusok hatóköre és időtartama megnövekszik, az időben visszafelé történő extrapoláció pedig arra utal, hogy a korábbi ciklusok térben egyre inkább korlátozottak és rövidebbek lettek, és nulla értékekhez konvergálnak, vagyis ismét az eredeti ősrobbanáshoz (de nem váltják fel) azt) .
A ciklikus modellek tanulmányozásának új szakasza a 21. század elején érkezett el az M-elmélet fejlődésével, valamint a sötét anyag és a sötét energia fogalmának megjelenésével a kozmológiában . A Princeton Egyetem elméleti fizikusai , Paul Steinhardt és Neil Turok és munkatársai által 2001-ben megépített egyik új ciklikus modell a brán elméleten alapul [1]. és az előző ekpirotikus modellből származik . A bránelmélet keretein belül azt feltételezzük, hogy Univerzumunk tere egy háromdimenziós brán (3-brán), amely egy magasabb dimenziós térben helyezkedik el. Ugyanakkor a húrelmélet formalizmusából és annak általánosításából - M-elméletből - az következik, hogy minden anyagrészecske és nem gravitációs alapvető kölcsönhatást hordozó részecskék nyitott végű húrok, aminek következtében rögzülnek. a bránon, és nem hagyhatja el. A gravitonok azonban zárt húrok, amelyeknek nincs szabad vége, így elhagyhatják a bránt és továbbterjedhetnek a bránok között. [2] A bránciklus-modell feltételezi, hogy a mi 3-bránunkkal párhuzamosan egy másik 3-brán is létezhet, és gravitációs vonzás van közöttük. A bránok közötti gravitációs kölcsönhatás energiája a sötét energia jelenségét idézi elő mindegyik bránban, ami végtelen kitágulását okozza. Ezenkívül a gravitációs vonzás hatására a bránok egymáshoz vonzódnak, aminek következtében összeütköznek és visszapattannak egymástól. A gravitációs erő azonban lelassítja a visszavonulás ütemét, és arra készteti őket, hogy ismét közeledjenek egymáshoz és ütközzenek, ami a vonzás, az ütközés és a visszapattanás ciklusának végtelen megismétlődését eredményezi. Minden egyes ütközés szupersűrű és forró anyag keletkezéséhez vezet minden bránban – pontosan ugyanabban az állapotban, mint az Ősrobbanás idején. Ahogy a brán tovább tágul, ez az anyag lehűl, és átmegy a kozmológiai evolúció teljes, általunk ismert szakaszán a galaxisok, csillagok, bolygók és esetleg élet kialakulásával. És ez az egész ciklus újra és újra megismétlődik. A Tolman és munkatársai által vizsgált régebbi modellel ellentétben itt a ciklusok ismétlődése nem magának a bránnak (az Univerzumnak) a terének tágulásában és összehúzódásában bekövetkező változás, hanem a brán tágulása és összehúzódása miatt következik be. a bránok közötti tér egy extra dimenzióban. Maga a brántér mindig tágul. Ugyanakkor, bár az egyes bránokon belüli teljes entrópia folyamatosan növekszik, a bránok végtelen tágulása miatt sűrűsége csökken, és minden következő ciklus elejére eléri a szinte nullát, vagyis teljes visszatérés történik a kezdeti állapot. Ez egy mechanizmust biztosít az entrópia "visszaállításához" minden ciklusban. Ennek eredményeként a ciklusok örökké folytatódhatnak mind a múlt, mind a jövő irányában [3] [4] . Így ez a modell a multiverzum egyik változatához vezet, amelyben az univerzumok időben elkülönülnek.
Egy másik ciklikus modellt, amely a fantomenergia szerepén alapul , 2007-ben javasoltak Lauris Baum és Paul Frampton fizikusok, az Észak-Karolinai Egyetemen .
Van egy konform ciklikus kozmológiai modell is, Roger Penrose és Vahagn Gurzadyan[5] , ahol minden előző ciklusban (eon) a jövőben az idő a végtelenbe hajlik, amia következő ciklusra nézve ősrobbanás szingularitásnak bizonyul.
Oroszul:
Angolul: