共形周期宇宙論

共形周期宇宙論（CCC）は、一般相対性理論の枠組みにおける宇宙論モデルであり、理論物理学者ロジャー・ペンローズによって提唱された。^{[1] [2] [3]} CCCでは、宇宙は無限の周期を繰り返し、それぞれの前の繰り返しにおける未来の時間的無限大（つまり、空間内の任意の点について評価されたあらゆる可能な時間スケールの最新の終わり）が、次の繰り返しにおけるビッグバン特異点と同一視される。 ^{[4]ペンローズは、2010年の著書}「Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe」でこの理論を広めた。

ペンローズの基本的な構成^{[2]は、それぞれが}ビッグバンとそれに続く無限の未来の膨張を表す、開いたフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量(FLRW) 時空の可算なシーケンスを接続することです。ペンローズは、適切な共形再スケーリングの後、FLRW 時空の 1 つのコピーの過去の共形境界が別のコピーの未来の共形境界に「接続」できることに気付きました。特に、個々の FLRW 計量には、時間的無限大でゼロに近づく共形因子の 2 乗が乗じられ、未来の共形境界が共形的に規則的な超曲面(現在信じられているように、正の宇宙定数がある場合、これは空間的です) に効果的に「押しつぶされます」。その結果、アインシュタインの方程式の新しい解が生まれ、ペンローズはこれを宇宙全体を表すものとし、ペンローズが「永劫」と呼ぶセクターのシーケンスで構成されています。^[5]${\displaystyle g_{ab}}$${\displaystyle \オメガ}$

共形サイクリック宇宙論仮説では、質量を持つすべての粒子は、他のすべての粒子からあまりにも遠く離れすぎて消滅しなくなる粒子も含めて、最終的には存在から消滅することが求められます。ペンローズが指摘するように、陽子崩壊は標準モデルのさまざまな推測的拡張で考えられる可能性ですが、これまで観測されたことはありません。さらに、すべての電子も崩壊するか、電荷や質量を失う必要があり、従来の推測ではこれを考慮していません。^[2]

ロジャー・ペンローズはノーベル賞受賞講演のビデオの中で、26:30から質量がないという以前の条件を緩和し、その量が重要でなく、そのエネルギーのほぼすべてが運動エネルギーであり、光子が支配的な共形幾何学である限り、質量のある粒子が存在することを許容している。^[6]

素粒子物理学にとってこの構成の重要な特徴は、ボソンが共形不変量子論の法則に従うため、再スケーリングされたエオンでも以前の FLRW 対応物と同じように動作するという点です (古典的には、これは共形再スケーリングで光円錐構造が保存されることに対応します)。このような粒子にとって、エオン間の境界は境界ではなく、他の境界と同様に通過できる単なる空間的表面です。一方、フェルミオンは特定のエオンに閉じ込められたままなので、ブラックホールの情報パラドックスに対する便利な解決策を提供します。ペンローズによると、フェルミオンはブラックホールの蒸発中に不可逆的に放射線に変換されなければならず、そうすることでエオン間の境界の滑らかさが保存されます。

ペンローズ宇宙論の曲率特性は、宇宙論の他の側面にも都合が良い。第一に、エオン間の境界はワイル曲率仮説を満たし、したがって過去仮説、統計力学、観測で要求されるある種の低エントロピー過去を提供する。第二に、ペンローズは、一定量の重力放射がエオン間の境界を越えて保存されるはずであると計算した。ペンローズは、この余分な重力放射は、暗黒エネルギー場に頼ることなく、観測された宇宙の加速を説明するのに十分かもしれないと示唆している。

2010年、ペンローズとヴァヘ・グルザディアンが、ウィルキンソンマイクロ波異方性探査機（WMAP）とBOOMERanG実験による宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の観測結果には、標準的なラムダCDM宇宙論モデルに基づくシミュレーションと比較して過剰な同心円が含まれていると主張する論文のプレプリントを発表し、その結果の有意性は6シグマであると述べた。^[5]しかし、主張された検出の統計的有意性はその後論争となっている。3つのグループが独立してこれらの結果を再現しようとしたが、同心円異常の検出は統計的に有意ではなく、ラムダCDMシミュレーションよりも多くの同心円がデータに現れなかったことが判明した。^{[7] [8] [9] [10]}

意見の相違の原因は、有意性を判断するために使用されるシミュレーションをどのように構築するかという問題にまで遡った。分析を繰り返す3つの独立した試みはすべて、標準的なLambda-CDMモデルに基づくシミュレーションを使用していたが、ペンローズとグルザディアンは文書化されていない非標準的なアプローチを使用した。^[11]

2013年、グルザディアンとペンローズは、WMAPデータを直接分析する「スカイツイスト手順」（シミュレーションに基づかない）と名付けた新しい手法を導入した研究のさらなる発展を発表しました。^[3] 2015年には、それらの構造の不均一な天空分布を含むWMAPの結果を裏付けるプランクデータ分析の結果を発表しました。^[12]

2018年8月6日に発表された論文で、著者のダニエル・アン、クリストフ・アントニ・マイスナー、パウェル・ヌロウスキー、ペンローズは、CMBデータの継続的な分析を発表しました。彼らは、「…異常点は、CCCの妥当性に関係なく、宇宙論への重要な新しい入力を提供する」ように思われたためです。彼らはまた、それらの異常は「ホーキング点」、つまり「私たちの時代より前の太古の超大質量ブラックホールのホーキング蒸発」からの残存信号である可能性があることを示唆しました。彼らの論文のオリジナル版では、 BICEP2チームによって発見されたBモードの位置がこれらのホーキング点の1つにあると主張していましたが、この主張は後の更新で削除されました。^{[13] 2020年の分析では、一見異常な「ホーキング点」は}、ルック・エリーズウェア効果を考慮すると、実際には標準的なインフレーションの描像と一致していることが判明したため、CCCの証拠として使用できないと主張しました。^[14]

2022年に別のグループが、単一または少数の明るいピクセルからなるCMB異常に関するプレプリント^[15]を発表しました。これは、以前の研究で使用された検索基準を適用すると、誤って多くの低分散円のある領域につながります。データから異常を除去した後に、著者らは統計的に有意な低分散円の結果は得られなかったと主張しています。ホーキング点に関しては、1度の開角でガウス温度振幅モデルを使用し、CMB異常を考慮した後でも、統計的に有意な証拠はないと述べています。グループは、CMB異常自体がホーキング点の残骸である可能性があるというコメントは、その周囲の低分散円や高温円によって裏付けられていません。最も重要なことは、著者らは、CMBにそのような明確な特徴が存在しないことはCCCを反証するものではないと述べており、それは、そのような円とホーキング点の密度が大きい場合、代わりにCMBに干渉スペックルパターンが発生する可能性があるためです。また、データの統計分布は非ガウス分布であり、まだ完全に説明されていない基礎情報が存在することを示していると指摘しています。

2015年、グルザディアン氏とペンローズ氏はフェルミのパラドックスについても議論した。フェルミのパラドックスとは、地球外文明の存在に関する証拠はないが、その存在の可能性は高いと推定されていることの明らかな矛盾である。共形周期宇宙論では、宇宙マイクロ波背景放射は、情報パンスペルミア概念における知的な信号を含む、ある時代から別の時代への情報伝達の可能性を提供する。^[12]

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