[论文解读] The cyclic universe

Ding-Yu Chung|ArXiv.org|May 21, 2001

Cosmology and Gravitation Theories被引用 4

一句话总结

本文提出一个基于十一维时空的循环宇宙模型，其中两个九膜被一个体相隔开。通过膜的碰撞与分步的分数化，宇宙经历六次转变——三重态、暴胀、大爆炸、第五种场、大坍缩与收缩——循环往复；该模型从膜的动力学与维度干涉中推导出粒子质量。

ABSTRACT

The cyclic universe model is a modification of the ekpyrotic universe and the pyrotechnic universe models. The cyclic universe goes through the six transitions: the triplet universe, the inflation, the big bang, the quintessence, the big crush, and the deflation transitions. The universe starts with eleven dimensional space-time with two boundary 9-branes separated by a finite gap spanning an intervening bulk volume. The triplet transition starts when the bulk 9-brane is generated from the hidden boundary 9-brane, and collides with the pre-observable 9-brane. The collision starts the inflation transition. The collision is the brane dimensional interference mixing between the pre-observable 9-brane and the bulk 9-brane. The results are the mixed branes (combined brane dimensions), the internal space (cancelled brane dimensions), the bulk space, 3-brane vacuum, and cosmic radiation. Cosmic radiation generated during the inflation leads to the big bang. Meanwhile, the hidden brane undergoes stepwise fractionalization, changing in stepwise manner from 9-brane to 3-brane. The observable universe expands in a constant rate until the quintessence transition. Afterward, there are the big crush transition (the reverse of the big bang) and the deflation (the reverse of the inflation). The cosmic cycle of the fractionalization and condensation starts over again. The masses of all elementary particles and hadrons can be calculated.

研究动机与目标

• 提出一个循环宇宙学模型，通过用循环过程替代大爆炸来避免初始奇点。
• 通过高维时空中的膜相互作用，解释宇宙辐射与粒子质量的起源。
• 在单一循环框架内统一暴胀、暗能量（第五种场）与收缩（大坍缩）。
• 从膜的维度干涉与真空凝聚中推导基本粒子与强子的质量。
• 提供一种机制，通过隐藏膜的分步分数化实现宇宙的反复膨胀与收缩。

提出的方法

• 将宇宙建模为十一维时空，其中两个九膜被一个体相隔开。
• 通过隐藏九膜生成一个体相九膜，引发与前可观测九膜的碰撞，实现三重态转变。
• 利用膜的维度干涉产生混合膜、内部空间（被抵消的维度）、体相空间、三膜真空与宇宙辐射。
• 将暴胀阶段产生的宇宙辐射与大爆炸转变的开始联系起来。
• 描述隐藏膜在膨胀过程中从九膜到三膜的分步分数化。
• 通过大坍缩与收缩逆转序列，启动新循环，质量由膜动力学计算得出。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过循环宇宙模型用平滑的重复转变序列替代大爆炸？
• RQ2 膜的维度干涉在生成宇宙辐射与真空态中扮演何种角色？
• RQ3 隐藏九膜的分步分数化如何导致可观测三膜物理的形成？
• RQ4 能否从膜动力学与体相中维度抵消推导出粒子质量？
• RQ5 宇宙从膨胀转向收缩（大坍缩）的机制是什么？以及如何重新启动循环？

主要发现

• 该循环宇宙模型经历六个转变阶段：三重态、暴胀、大爆炸、第五种场、大坍缩与收缩。
• 宇宙辐射在暴胀阶段由于膜碰撞与维度干涉而生成。
• 隐藏九膜经历分步分数化，从九膜逐步过渡到三膜，从而促成可观测三膜真空的形成。
• 混合膜与内部空间由前可观测九膜与体相九膜之间的干涉产生。
• 大坍缩转变逆转了大爆炸，引发收缩并为下一周期做准备。
• 所有基本粒子与强子的质量均可由该模型中的膜动力学与维度干涉计算得出。