Несингулярная осциллирующая космология по Рэндаллу-Сундраму II: Аннотация и введение

Таблица ссылок

• Аннотация и введение
• Космологическая модель
• Обсуждение
• Благодарности
• Рекомендации

Абстрактный

Ключевые слова : колеблющаяся Вселенная, мир на бранах, отскок, разворот, фантом.

1. Введение

Стандартная космологическая модель Большого взрыва страдает от начальной сингулярности (в момент времени t = 0), когда уравнения Фридмана, описывающие временную эволюцию Вселенной, не могут дать правдоподобное физическое описание динамики пространства-времени из-за расходящегося Хаббловского движения. параметр H, который является следствием бесконечно большой плотности энергии, преобладающей в очень ранней Вселенной. Скалярная кривизна R также расходится, а это означает, что исходная особенность представляет собой особенность кривизны типа Риччи, характеризующуюся расходящимися плотностями энергии. Как показано в их знаменитых теоремах Хокинга и Пенроуза о сингулярности, первоначальную сингулярность Большого взрыва невозможно избежать в общей релятивистской (ОТО) установке, если энергетическим условиям подчиняется материя, заполняющая Вселенную [4, 5]. Одной из ключевых проблем стандартной инфляционной космологии, помимо неоднозначности относительно природы поля инфлатона, является то, что в рамках ОТО инфляция не может быть прошлым и вечным[6]. Итак, если инфляции предшествует фаза с преобладанием излучения, то происхождение Вселенной сингулярно. Однако сегодня многие космологи недовольны первоначальной сингулярностью и считают, что ОТО ограничена возможностью описания пространства-времени, включающего очень большие плотности энергии.

Если Большого Взрыва не существует, то, возможно, Вселенная либо переживает квантовое творение, при котором происходит квантовомеханическое туннелирование в инфляционную фазу, либо может случиться так, что Вселенная существовала в течение вечно долгого времени в квазистатическом состоянии, после чего возникающей инфляционной фазой, или происходит несингулярный отскок, заменяющий сингулярный большой взрыв, до которого Вселенная сжимается, а после которого Вселенная расширяется. В контексте ОТО сценарии возникновения и отскока могут быть эффективно реализованы только для пространственно замкнутой Вселенной (k = 1). Полностью последовательное рассмотрение первой возможности, рассматривающей квантовое создание, скорее всего, потребует рассмотрения квантовой гравитации (КГ). Однако на данный момент не существует полностью понятой и развитой теории КГ, и двумя наиболее распространенными теориями, над которыми работают в этом контексте, являются М-теория [7], включающая дополнительные измерения, и петлевая квантовая гравитация (ПКГ) [8]. М-теория требует одиннадцати измерений пространства-времени для своей квантовой согласованности, в то время как LQG квантует само пространство-время в обычных четырех измерениях. Эффективные теории обоих сценариев стали популярными в последнее время в виде моделей экстрамерного мира бран [9, 10] и моделей эффективной петлевой квантовой космологии (LQC) [11, 12].

Интересно отметить, что, хотя предпосылки фоновых КГ-теорий полностью отличаются друг от друга, существуют некоторые сходства и идентичные особенности, которые можно получить из класса эффективных моделей мира бран и ЛКК, которые могут намекать на некое скрытое соответствие. между двумя противоположными подходами. В этой статье мы будем говорить только о моделях, вносящих поправки в стандартную ОТО в ультрафиолетовом (УФ) масштабе, поскольку нас интересует разрешение начальной сингулярности. Особенностью моделей мира бран является то, что наша Вселенная представлена (3 + 1)-мерной гиперповерхностью, известной как «браны» (объекты, фигурирующие в М-теории), встроенной в многомерное объемное пространство-время. Модель одиночной браны Рэндалла Сундрама (RS-II) — одна из таких моделей с дополнительным измерением, подобным пространству, что указывает на то, что сигнатура объемного пространства является лоренцевой. Если сигнатура балка отличается от первой, то мы можем иметь сигнатуру балка (−, −, +, +, +), такую, что мир браны имеет времяподобное дополнительное измерение. Частицы и поля стандартной модели ограничены браной, тогда как гравитация может свободно распространяться в объеме.