Univers oscilante

El univers oscilante és una hipòtesis científica proposta per Richard Tolman, la que es propon que l'univers sofrix una série infinita d'oscilacions; cada una de les quals inicia en un Big Bang, i termina en un Big Crunch. L'univers s'expandix per un temps, ans que l'atracció gravitacional de la matèria produïxca un acostament, fins a aplegar a un colapse i sofrir, seguidament, un Gran Rebot. És un model cíclico en el que qualsevol dels models teòrics cosmológicos en els que l'història del univers descriu una cadena interminable de cicles autosostenibles, per eixemple, una cadena de Big Bangs i Big Crunchs.

Un nou model cíclico és el model basat en la cosmologia de branas sobre la formació de l'univers, derivat de l'anterior model ecpirótico. Es va propondre en 2001 per Paul Steinhardt de l'Universitat de Princeton i Neil Turok de l'Universitat de Cambridge. La teoria descriu un univers emergint cap a l'existència no només una volta, sino en repetides ocasions a través del temps. La teoria podria explicar per qué una misteriosa cosa repulsiva d'energia coneguda com la "constant cosmológica" està accelerant l'expansió de l'univers, que és de varis órdens de magnitut menor que la predita pel model estàndar del Big Bang.

Es va propondre en 2007 un model cíclico diferent basant-se en la noció de l'energia fantasma per Lauris Baum i Paul Frampton de l'Universitat de Carolina del Nort en Chapel Hill.

Teoria

En la década de 1930, els físics teòrics, en particular, Albert Einstein, va considerar la possibilitat d'un model cíclico per a l'univers com una alternativa a la del Big Bang. No obstant, el treball de Richard Tolman va revelar que estos primers intents varen fracassar pel problema que l'entropía enaltix, que segons la mecànica estadística, esta aumenta per la segona llei de la termodinàmica. Açò implica que en successius cicles l'univers creix més i més en cada cicle. I extrapolando cap a arrere en el temps, els cicles abans de convertir-se en el present cicle eren menors i més curts, i en un punt va haver un cicle iniciat per un Big Bang, no podent eliminar-ho de la teoria cíclica. Esta situació va seguir sent desconcertante para molts, fins a les primeres décades de el XXI quan la recent descoberta energia obscura va sembrar una nova esperança per a la cosmologia cíclica. Una possible solució a este problema podria trobar-se en la matèria obscura.

Si be esta teoria va ser acceptada durant un temps pels cosmòlecs, els qui pensaven que alguna força deuria impedir la formació de singularitats gravitacionals conectant el Big Bang en un anterior Big Crunch, les singularitats matemàtiques que apareixien en els càlculs eren el resultat de l'idealisació matemàtica, i serien resoltes per un tractament més cuidadós. No obstant, en els anys 1960, Stephen Hawking, Roger Penrose i George Ellis varen mostrar que les singularitats són una característica universal de les cosmologia, inclós el Big Bang, sense que puguen ser evitades en cap dels elements de la relativitat general.

Teòricament, l'univers oscilante no es compararia en la segona llei de la termodinàmica; l'entropía aumentaria en cada oscilació de manera que no es retornaria a les condicions anteriors. Sosté que la força gravitatoria de l'univers seria capaç de formar la seua expansió.

El model Steinhardt–Turok

En este model cíclico basat en la cosmologia de branas, rival del model inflacionario, dos làmines tridimensionals o 3-branas colisionen periòdicament. Segons esta teoria la part visible de l'univers de quatre dimensions representa una d'eixes branas, quedant l'atra brana amagada a totes les forces de la naturalea llevat la gravetat. Cada cicle consistix que cada una de les branas dins d'un espai-temps tetradimensional i separades per una dimensió espacial molt curta i sis enrolladas choquen en certa periodicitat creant condicions paregudes a les del big bang del model inflacionario.

Segons la teoria, despuix de millons d'anys, en aproximar-se el final de cada cicle la matèria i la radiació es diluïxen a casi zero per una expansió accelerada de l'univers alisando les dos branas pero en chicotets rulls o fluctuacions quàntiques encara presents que imprimiran en el pròxim choc en no uniformitat que crearan grums o cúmuls que generaran estreles i galàxies.

Este model té la ventaja sobre el model inflacionario en que cada colisió no és el començ de l'univers i resol el problema de l'horisó, monopols magnètics i de planitud d'una atra forma més llenta, degut a que abans del choc ya les membranes i la seua força entre elles (energia obscura) imprimirien característiques de bestreta en el pròxim cicle donant-li el seu homogeneïtat (isotropía) i la seua geometria euclidiana (plana) com en el nostre univers.

Este nou model evadix l'efecte de l'entropía que s'observava en el model de Tolman pero no evadix la provabilitat de que les fluctuacions quàntiques irrompen un cicle, doblant una brana sobre l'atra, atollant el model. Açò provocaria que no se seguixquen els cicles indefinidament. Encara que es propon que estos cicles poden ser indefinits mentres que la solució siga un atractor. Ademés, de la mateixa manera que l'inflació còsmica, és sabut que mentres el caràcter general de les forces (com en el model ecpirótico, o com la força entre branas) requerix de fluctuacions del buit, ahí encara no hi ha un candidat entre la física de partícules. Encara la teoria és altament especulativa i encara no es comprén exactament lo que succeïx en colisionar dos branas. Inclús la mateixa teoria M és encara controversial entre els físics.