Cyklický model (v kosmologii) (nebo cyklická teorie) je kosmologická hypotéza, která předpokládá, že hmota vesmíru opakovaně prochází po sobě jdoucími cykly expanze , prochází fází velkého třesku (superhustý a horký stav) a dalším kosmologickým vývojem . který se odehrál v našem pozorovatelném vesmíru (možná s výjimkou takových hypotetických fází jako je inflace ), včetně tvorby chemických prvků , atomů , galaxií , hvězd , planet a možná i života . V některých cyklických modelech prochází trojrozměrný prostor našeho vesmíru nekonečně se měnícími cykly expanze a kontrakce, zatímco v některých modelech se náš trojrozměrný prostor vždy pouze rozšiřuje (ale existují nekonečné cykly expanze a kontrakce prostoru v dodatečný, čtvrtý rozměr).
V rámci homogenního a izotropního kosmologického Friedmanova modelu , pokud průměrná hustota vesmíru překročí kritickou , jeho expanze se dříve nebo později zastaví a bude nahrazena kompresí, v důsledku čehož se vesmír opět smrskne do singulární stav , ze kterého kdysi započala svou expanzi. Ve třicátých letech minulého století někteří fyzici, včetně Alberta Einsteina, navrhli cyklický vesmír jako alternativu k věčné expanzi ( hypotéza tepelné smrti ). Předpokládalo se, že vesmír po vzniku singularity Velkého třesku prochází obdobím expanze, po kterém gravitační interakce zastaví expanzi a začne zpětné stlačování vesmíru do singularity ( Big Crunch ) a celý tento cyklus se opakuje. znovu a znovu. Vesmír tedy existuje v období mezi dvěma singulárními stavy v neustále se opakujícím cyklu expanzí a kolapsů. Nicméně práce Richarda Tolmana , publikovaná v roce 1934, ukázala, že model je nekonzistentní kvůli problému entropie : podle druhého zákona termodynamiky se entropie může pouze zvětšovat. Výsledkem je, že po sobě jdoucí cykly narůstají v rozsahu a délce trvání a extrapolace zpět v čase naznačuje, že předchozí cykly se staly stále více prostorově omezenými a kratšími v trvání, konvergovaly k nulovým hodnotám, tj. opět vedly k původnímu Velkému třesku (ale nenahrazovaly to).
Nová etapa ve studiu cyklických modelů přišla na počátku 21. století s rozvojem M-teorie a s příchodem konceptů temné hmoty a temné energie v kosmologii . Jeden z nových cyklických modelů vytvořených teoretickými fyziky z Princetonské univerzity Paulem Steinhardtem a Neilem Turokem et al. v roce 2001 je založen na teorii bran [1]. a odvozené od předchozího ekpyrotického modelu . V rámci teorie bran se předpokládá, že prostor našeho Vesmíru je trojrozměrná brána (3-brána) umístěná ve vyšším dimenzionálním prostoru. Z formalismu teorie strun a jejího zobecnění - M-teorie - přitom vyplývá, že všechny částice hmoty a částice-nosiče negravitačních fundamentálních interakcí jsou struny s otevřenými konci, v důsledku čehož jsou pevné na bráně a nemůže ji opustit. Nicméně gravitony jsou uzavřené řetězce bez volných konců, takže mohou opustit branu a šířit se mezi branami. [2] Model brane cyklu předpokládá, že další 3-brana může existovat paralelně s naší 3-branou a že mezi nimi existuje gravitační přitažlivost. Energie gravitační interakce mezi branami dává vzniknout fenoménu temné energie v každé z bran, což způsobuje jejich neomezenou expanzi. Navíc gravitační přitažlivost způsobuje, že se brány k sobě přitahují, což způsobuje jejich srážku a vzájemné odrážení. Gravitační síla však zpomalí rychlost jejich ústupu a způsobí, že se k sobě znovu přiblíží a narazí, což má za následek nekonečné opakování cyklu přitažlivosti, srážky a odrazu. Každá srážka vede k vytvoření superhusté a horké hmoty v každé bráně – přesně ve stejném stavu, jako byla v době velkého třesku. Jak se brána dále rozpíná, tato hmota se ochlazuje a prochází celou nám známou fází kosmologické evoluce se vznikem galaxií, hvězd, planet a možná i života. A celý tento cyklus se opakuje stále dokola. Na rozdíl od staršího modelu uvažovaného Tolmanem et al., zde k opakování cyklů nedochází v důsledku změny expanze a kontrakce prostoru samotné brány (Vesmíru), ale v důsledku expanze a kontrakce prostor mezi branami v extra dimenzi. Samotný prostor bran se neustále rozšiřuje. Současně, ačkoli celková entropie uvnitř každé brány neustále roste, v důsledku nekonečné expanze bran se její hustota snižuje a na začátku každého dalšího cyklu dosáhne téměř nuly, to znamená, že dojde k úplnému návratu k výchozí stav. To poskytuje mechanismus pro „resetování“ entropie v každém cyklu. V důsledku toho mohou cykly pokračovat navždy jak ve směru minulosti, tak ve směru budoucnosti [3] [4] . Tento model tedy vede k jedné z variant multivesmíru , ve kterém jsou vesmíry odděleny v čase.
Další cyklický model, založený na roli fantomové energie , navrhli v roce 2007 fyzici Lauris Baum a Paul Frampton z University of North Carolina .
Existuje také konformní cyklický kosmologický model od Rogera Penrose a Vahagna Gurzadyana[5] , kde v každém předchozím cyklu (eonu) má čas v budoucnosti tendenci k nekonečnu, což sepro další cyklus ukazuje jako singularita velkého třesku .
V Rusku:
V angličtině: