エクピロティック宇宙

エクピロティック宇宙（/ ˌ ɛ k p aɪ ˈ r ɒ t ɪ k /）^[1]は、宇宙の大規模構造の起源を説明する初期宇宙の宇宙モデルです。このモデルは、過去と未来の両方を含む完全な宇宙の歴史を提唱する循環宇宙理論（またはエクピロティック循環宇宙理論）にも組み込まれています。

オリジナルのエクピロティックモデルは、ジャスティン・コウリー、バート・オヴルート、ポール・スタインハート、ニール・トゥロックによって2001年に導入されました。 ^[2]

スタインハートは古代ギリシャ語のekpyrosis（ἐκπύρωσις、「大火災」）に基づいてこの名前を作成しました。これは、宇宙が火の誕生、冷却、再生の永遠のサイクルに巻き込まれているというストア派の宇宙論モデルを指します。^[3]

この理論は、ビッグバンインフレーションモデルでは未だ答えが出ていない根本的な疑問、「ビッグバンの前に何が起こったのか？」に取り組んでいる。エクピロティック理論によれば、ビッグバンは実際には大きな跳ね返り、つまり以前の収縮期から現在の膨張期への移行であったと説明される。我々の宇宙を形作った重要な出来事は跳ね返りの前に起こり、周期的に宇宙は一定の間隔で跳ね返っている。^[4]

オリジナルのエクピロティックモデルは弦理論、ブレーン、余剰次元に依存していたが、現代のエクピロティックモデルやサイクリックモデルのほとんどはインフレーションモデル（通常の時空で発展する量子場）と同じ物理的要素を使用している。^[要出典]ビッグバン宇宙論と同様に、エクピロティック理論は宇宙の本質的な特徴を正確に説明している。この理論は、ホットスポットとコールドスポットのパターンを持つ均一で平坦な宇宙を予測しており、これは宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の観測と一致しており、この観測はWMAPやプランク衛星実験によってより高い精度で確認されている。 ^[5] CMBの観測は長い間ビッグバンの証拠と考えられてきたが、^[6]エクピロティック理論やサイクリック理論の支持者は、CMBはこれらのモデルで想定されているビッグバウンスとも一致すると主張している。^[7]他の研究者は、プランクのCMB観測データは「エクピロティック/サイクリックシナリオの実行可能なパラメータ空間を大幅に制限する」と主張している。^[8] 原始重力波が観測されれば、科学者は宇宙の起源に関する様々な理論を区別できるようになるかもしれない。^{[どのように？ ]}

エキピロティックモデルとサイクリックモデルの利点は、マルチバースを生成しないことです。^{[引用が必要]}これは重要なことです。なぜなら、量子ゆらぎの影響がビッグバンインフレーションモデルに適切に組み込まれると、宇宙が宇宙学者が説明しようとしている均一性と平坦性を達成するのを妨げるからです。^{[引用が必要]}代わりに、膨張した量子ゆらぎにより、宇宙は考えられるあらゆる物理的特性の組み合わせを持つパッチに分裂します。ビッグバンインフレーション理論は明確な予測を行う代わりに、あらゆる結果を許容するため、私たちが観察する特性は、地球が存在するマルチバースの特定のパッチから生じるランダムな偶然と見なすことができます。^{[引用が必要]}マルチバースのほとんどの領域は、非常に異なる特性を持つことになります。

ノーベル賞受賞者のスティーブン・ワインバーグは、もし多元宇宙が真実であるならば、「ビッグバンで観測される標準モデルのクォーク質量やその他の定数の正確な値に対する合理的な説明を見つけるという希望は絶望的である。なぜなら、それらの値は、我々が住む多元宇宙の特定の部分における偶然のものとなるからだ」と示唆している。^[9]

私たちの宇宙の特性は偶然であり、他の可能性の多元宇宙を認める理論から来ているという考えは、宇宙が大規模には非常に単純（均一で平坦）であり、素粒子が単純な対称性と相互作用によって説明されるように見えるという事実と調和させる^ことは困難^です。また、将来の実験は別の偶然の側面として見ることができるため、偶然の概念は実験によって反証することはできません。

エクピロティック モデルとサイクリック モデルでは、緩やかな収縮の期間中に平滑化と平坦化が発生するため、量子ゆらぎは膨張せず、マルチバースを生成することはできません。その結果、エクピロティック モデルとサイクリック モデルは、マルチバースを生成することなく、現在の実験的証拠と一致する単純な物理的特性を予測します。

• 宇宙のインフレーション
• 循環モデル
• 物理宇宙論

• ポール・J・スタインハート、ニール・トゥロック（2007年）。『果てしない宇宙：ビッグバンの向こう側』クラウン。ISBN 978-0385523110。
• エクピロティック宇宙への簡単な紹介は、2021 年 9 月 20 日にWayback Machineにアーカイブされました。著者は、Steinhardt, Paul J.、プリンストン大学物理学部です。
• グリーン、ブライアン、「エレガントな宇宙：超弦理論、隠れた次元、そして究極の理論の探求」、ヴィンテージ（2000年）、ISBN 9780099289920。
• Kallosh, Renata; Kofman, Lev; Linde, Andrei (2001). 「Pyrotechnic universe」. Physical Review D. 64 ( 12): 123523. arXiv : hep-th/0104073 . Bibcode :2001PhRvD..64l3523K. doi :10.1103/PhysRevD.64.123523. ISSN  0556-2821. S2CID  12990684.(理論の問題点を指摘した最初の論文)。
• ホワイトハウス、デイビッド、「ビッグバン以前」。BBCニュース。2001 年 4 月 10 日。
• ディスカバーマガジン、ビッグバン以前 2004 年 2 月号。
• パラレルユニバース（BBC Two、2002年2月14日9日）。
• 「ブレーンストーム」がビッグバン理論の一部に異議を唱える。
• Yi-Fu Cai、Damien A. Easson、Robert Brandenberger、「Towards a Nonsingular Bouncing Cosmology」、arXiv:1206.2382、(2012 年 6 月)。