Чому Всесвіт не може бути циклічним? Частина 3: Екпіротична Всесвіт і його відскакуючі мембрани

(Це Частина 3 серії про те, чи може Всесвіт бути циклічним. Спочатку прочитайте Частину 1 і Частину 2.)

Вступає екпіротична теорія. Спроба обійти інфляцію в її власній грі.

Я повинен вас попередити заздалегідь. Математика, що стоїть за екпіротичною теорією, є надзвичайно складною, і, найімовірніше, не зовсім надійною, оскільки вона живе в деяких з більш езотеричних гілок теорії струн. А теорія струн сама по собі є езотеричною гілкою фізики. Тож ми знаходимося дуже далеко в глибоких водах математичних спекуляцій, де трамплін теоретичний, а вода може або не може існувати. Ми не будемо слідувати математиці. Натомість ми будемо слідувати красивій картині, яку математика стверджує, що малює. І це дійсно гарна картина.

Почнемо з основи. Екпіротична теорія стверджує, що наш Всесвіт є мембраною. Не мозком. Мембраною, скорочено від мембрани. Уявіть наш весь тривимірний Всесвіт, усе, що ви коли-небудь бачили, торкалися або уявляли, як величезний аркуш, що плаває у вищому вимірному просторі. І, як радісно скажуть наші колеги з відділу теорії струн, де є мембрана, там також є об'єм: більша арена, в якій мембрани плавають.

Ось образ, за який можна триматися. Уявіть Всесвіт як простирадло, повішене для сушіння, яке коливається на вітрі, тільки що це простирадло має більше вимірів, ніж ви можете зручно уявити, і їх більше ніж одне (будь ласка, не намагайтеся візуалізувати це занадто буквально, це не закінчується добре). Більшу частину часу два з цих паралельних аркушів висять поруч один з одним, ніколи не торкаючись, кожен з них є повним Всесвітом, який блаженно не знає про інший. Але час від часу вони зливаються. І коли вони нарешті зустрічаються, відбувається раптовий вивільнення енергії, що розходиться по обох аркушах, перш ніж вони відскочать і знову розійдуться.

Ось і все. Це наш Великий Вибух.

Не єдина точка безмежної щільності. Не сингулярність. Просто наш Всесвіт, що зіткнувся з сусідом у вищому вимірному просторі і відскочив. Ми лише сприймаємо це як Великий Вибух, тому що ми застрягли на аркуші. Ми не можемо піднятися з мембрани і плавати в об'ємі, щоб спостерігати, що насправді відбувається. З нашої плоскої точки зору зіткнення виглядає як вогняне народження абсолютно всього.

Існує безліч версій цієї ідеї, тому я спробую сплести разом розумний середній шлях, щоб дати вам загальну форму історії.

По-перше, рожева, все-вирішена, ми-всі-можемо-піти-додому версія. Екпіротична теорія стверджує, що немає сингулярності. Немає точки безмежної щільності, з якої все виникає. Просто два аркуші, що плавають у вищому вимірному вітрі, притягаючи один одного, відскакуючи, вивільняючи енергію, розділяючись. І якщо Всесвіт зіграє свої карти правильно, аркуші можуть зробити це все знову. І знову. І знову. Насправді, теорія стверджує, що вони завжди це робили, і завжди будуть. Наш Всесвіт вічний, повторюючий, циклічно відскакуючи від самого себе, щоб спровокувати нові раунди створення.

Ось звідки походить назва. Екпіротичний походить від старої грецької стоїчної концепції, що означає "з вогню", віру в те, що час від часу велике очищаюче полум'я споживало б увесь світ і зменшувало все до попелу, даючи створенню ще один шанс почати. І ось наш Всесвіт робить саме це, коливаючись навколо об'єму, горячи, скидаючи і знову горячи.

О, і більше немає інфляції. Нічого не потрібно. Повільний підхід двох мембран може бути організований так, щоб створювати хвилі в просторі-часі, які поводяться точно так, як ті, що виробляє інфляція, насіння всієї майбутньої структури. Тож ви все ще отримуєте свої атоми, свої галактики, свою космічну мережу, все хороше, що працююча космологія зобов'язана доставити.

А що з плоскістю, проблемою, яка завдала стандартному Великому Вибуху стільки клопоту? Вирішено. Коли мембрани наближаються одна до одної, щільність енергії Всесвіту швидко зростає, затоплюючи будь-яку залишкову кривизну і вирівнюючи весь космос. Проблема горизонту, з її таємничо скоординованими температурами? Теж вирішено. Мембрани витрачають довгий, спокійний час, дрейфуючи один до одного, більше ніж достатньо, щоб усе встигло заспокоїтися до тихої згоди перед відскоком.

А темна енергія? Ось тут стає цікаво. Екпіротична теорія не так пояснює темну енергію, як прямо вимагає її. Дві мембрани витрачають величезний проміжок часу, просто займаючись своїми справами, дрейфуючи і розширюючись, і це затягнуте розширення є саме тим, що ми сьогодні вимірюємо як темну енергію. Але врешті-решт, далеко в майбутньому, темна енергія вимикається. Це вимкнення і є те, що нарешті дозволяє двом мембранам почати повільне падіння назад один до одного. Тож, щоб розпочати новий цикл, все, що вам потрібно зробити, це почекати. Сотні трильйонів років, плюс-мінус, довго після того, як остання зірка згасне, і аркуші знову зійдуться і відскочать, запалюючи новий Великий Вибух так, як вони завжди це робили.

А проблема ентропії, та, що знищила циклічну мрію Толмана і кожну модель з тих пір? Екпіротична теорія має відповідь і на це, і це найрозумніший хід з усіх. Проблема Толмана полягала в тому, що ентропія залишалася затиснутою всередині Всесвіту: ви накопичуєте її, а потім стискаєте вниз, не маючи куди її подіти. Але в екпіротичній картині Всесвіт ніколи не стискається. Він продовжує розширюватися весь час. Тож ви розбавляєте всю накопичену ентропію по вражаюче величезному об'єму, перш ніж спровокувати наступний відскок. Це, по суті, чит-код, що скидає вашу ентропію до майже нуля з кожним циклом.

Отже, зробіть крок назад і подивіться, що у нас є. Один Всесвіт. Завжди існуючий. Відскакуючи від самого себе у вищому вимірному просторі. Підживлюваний темною енергією, чим би це не було. Скидаючи свою власну ентропію. Насіння всієї космічної структури. Ніякої інфляції. Ніякої сингулярності.

Як ідея, це НЕ ПОГАНО. Насправді, це добре. Це дійсно добре.

Просто шкода, що це не працює.

У Частині 4 ми дізнаємося, де саме ця прекрасна ідея зіштовхується з єдиним суддею, якому не цікаво, наскільки гарна ваша математика: природа.