Designing Cyclic Universe Models
最近在理解从大坍缩到大爆炸跃迁的微扰传播方面的进展（特别是Tolley等的hep-th/0306109）使得第一次考虑宇宙循环模型中标量场势的全部唯象约束成为可能。我们表明，循环模型需要一个相当程度的调整，需要通货膨胀模型。的约束减少到一组简单的设计规则，包括“快卷”参数类似于“慢卷”参数的通货膨胀。
2004-01-18 astro-ph hep-ph hep-th
Cosmic Evolution in a Cyclic Universe
基于从ekpyrotic方案和M理论得出的概念，我们阐述了我们最近提出的宇宙循环模型。在这个模型中，宇宙经历了一系列无穷无尽的宇宙时代，从宇宙从“大爆炸”开始膨胀，到宇宙收缩到“大挤压”结束。“从”大紧缩“到”大爆炸“的匹配是根据最近与Khoury、Ovrut和Seiberg提出的处方进行的。膨胀周期的一部分包括一个辐射和物质支配的时期，然后是一个低能量宇宙加速的延长时期。宇宙的加速对于建立平坦而空洞的初始条件至关重要，而这些初始条件又是宇宙爆炸和消除熵、黑洞以及前一个循环中产生的其他碎片所必需的。通过在每次大挤压之前将宇宙恢复到相同的真空状态，加速确保了循环可以重复，并且循环解是吸引子。
2002-03-20 astro-ph hep-ph hep-th
The cosmic gravitational wave background in a cyclic universe
暴胀预言了一个稍微“红”的原始引力波光谱，在较长的波长下，随着功率的缓慢增加，几乎尺度不变。在本文中，我们计算的振幅和频谱形式的原始张量谱预测的循环/ekpyrotic模型。光谱是蓝色的，与长波长的暴胀相比呈指数抑制。最强的观测约束来自于这样一个要求，即引力波的能量密度不应超过核合成时能量密度的10%左右。
2003-07-18 astro-ph hep-ph hep-th
Cyclic Universes from General Collisionless Braneworld Models
我们研究了一般膜世界模型的全5D动力学。在不做任何进一步假设的情况下，我们证明了循环行为可以在一小部分物理上可接受的解决方案中自然出现。该模型不需要膜碰撞，在静止的情况下保持固定，循环发生在膜上。我们指出，宇宙学常数的实现循环的解决方案中发挥了核心作用，我们表明，其极小的值对可观测的宇宙周期和最大的尺度因子天文大。
2008-09-25 astro-ph hep-th
Cosmology and Cosmogony in a Cyclic Universe
本文讨论了1993年发展起来的准稳态宇宙学模型（QSSC）的性质，它是一个由负能量标量场驱动的宇宙循环模型。我们讨论了这种标量场在F.霍伊尔和J.V.Narlikar四十年前。它表明，在星系核中发生的创建过程是密切相关的高能量和爆炸的现象，这是在星系中常见的所有红移。宇宙的循环性质提供了微波背景辐射（在恒星氢燃烧中产生）的起源与最轻核（H、D、He $^3$和He $^4$）的起源之间的自然联系。它还使我们能够将宇宙的大尺度循环特性与星系核中发生的事件联系起来。观测证据表明，从这些中心以致密物体、气体和相对论性粒子的形式喷出的物质和能量是宇宙中类恒星物体和伽马射线暴源的原因。在本文的后面部分，我们简要讨论了这个综合宇宙学和宇宙起源学方案的主要未解决的问题。这就是对类星体内禀红移的起源和红移分布的周期性的理解。
2008-01-18 astro-ph gr-qc hep-th
Bouncing and cyclic universes from brane models
我们考虑一个D3-膜作为一个五维带电反德西特黑洞的边界。我们表明，黑洞的电荷诱导膜的尺度因子的一个规则的宇宙学演化，与一个平滑的过渡之间的收缩和最终的膨胀阶段。在膜上有效宇宙学常数为零的情况下，可以得到简单的解析解。一个非零的宇宙学常数，或者在膜上包含辐射，并不会破坏这些解在小半径下的规律性，而且像原始核合成那样的观测约束也很容易满足。只要尺度因子的最小值足够大，膜场的涨落就保持在线性状态。我们的结论与Cardy-Verlinde公式在此设置的分析。
2002-11-25 astro-ph gr-qc hep-ph
A Cyclic Model of the Universe
我们提出了一个宇宙学模型，在这个模型中，宇宙经历了一系列无穷无尽的宇宙纪元，每一个纪元都从一个“爆炸”开始，以一个“紧缩”结束。“从紧缩到爆炸的每次转变，温度和密度都是有限的。每个周期都包括一个缓慢加速膨胀的时期（正如最近观察到的那样），然后是缓慢收缩。这种结合产生了开始下一个循环所需的均匀性、平坦性、密度波动和能量。
2002-10-10 astro-ph hep-th
On Cyclic Universes
膜世界中的暗能量使无限循环的宇宙学与热力学第二定律相协调。在转向时，一个没有物质和熵消失的因果补丁被保留下来用于收缩。
2006-12-09 astro-ph
The Ups and Downs of Cyclic Universes
我们研究均匀和各向同性振荡宇宙学与多个流体成分。这些流体之间的能量转移是为了模拟封闭宇宙的非平衡行为的影响。我们找到了精确的解决方案，显示了一系列新的行为的扩展比例因子。文中还详细讨论了尘埃或标量场的能量转换为辐射的例子。我们表明，与预期相反，这是不可能的，这样的模型可以提供一个物理上可行的解决方案的平坦度问题。
2007-01-12 astro-ph gr-qc
Beyond Inflation: A Cyclic Universe Scenario
20年来，暴胀一直是早期宇宙的主要假设，并已成为成功的“宇宙和谐”模型的公认要素。然而，由此产生的理论有许多令人困惑的特点。它需要高能量和低能量膨胀，能量密度相差一百个数量级。为什么宇宙开始经历高能量膨胀，以及为什么它最终会在低能量膨胀中结束，这些问题都没有答案。我们没有诉诸人择论证，而是发展了另一种宇宙学，即循环宇宙，在循环宇宙中，宇宙存在于由物理定律决定的非常长寿的吸引子状态中。这个模型分享了暴胀现象学上的成功，而不需要一个高能暴胀的时代。相反，宇宙是均匀和平坦的，尺度不变的绝热扰动是在像今天这样的低能加速时期产生的，但在最后一次大爆炸之前。与暴胀不同的是，该模型需要低能量的加速度才能存在周期性的吸引子状态。该方案面临的关键挑战是在t=0时穿过宇宙奇点。在线性化重力的水平上取得了实质性的进展，在这里进行审查。将这一理论推广到非线性引力和弦论的挑战依然存在。
2004-03-01 astro-ph gr-qc hep-th
The Cyclic Universe: An Informal Introduction
循环模型是一种激进的、新的宇宙学方案，它提出宇宙经历了一系列无穷无尽的时代，这些时代从“大爆炸”开始，以“大挤压”结束。“当宇宙从收缩反弹到再膨胀时，温度和密度仍然是有限的。这个模型没有包含一个快速暴胀的时期，但它再现了标准大爆炸和暴胀宇宙学的所有成功预测。我们指出了许多以前没有使用过的新元素，这些元素可能会为进一步的替代宇宙学打开大门。虽然该模型的动机是M理论，膜和额外的维度，在这里，我们表明，该方案几乎可以完全描述在传统的四维场论和四维宇宙学。
2002-04-29 astro-ph
Triality between Inflation, Cyclic and Phantom Cosmologies
它表明，任何空间平坦和各向同性的宇宙经历加速膨胀驱动的自相互作用的标量场可以直接相关的收缩，减速宇宙学。通过将标度因子和哈勃参数表示为标量场的函数，并同时互换这两个量，使其对偶性得以体现。减速的宇宙可以通过反转比例因子并保持哈勃参数不变，与源自幻影标量场的宇宙学孪生。加速模型可以通过确定与哈勃参数的倒数的比例因子来与同一个幻影宇宙相关联。加速和减速背景之间的对偶性可以扩展到空间弯曲的宇宙学和包含完美流体的模型。类似的三重性和相关的标度因子对偶性在兰德尔-桑德拉姆II型膜世界场景中被发现。
2004-05-11 astro-ph gr-qc hep-th
Non-Singular Bouncing Universes in Loop Quantum Cosmology
圈量子宇宙学中的非微扰量子几何效应预言了高能量下弗里德曼方程的$ρ^2$修正。二次项是负定的，当物质的能量密度等于普朗克密度量级的临界值时，会导致一般的反弹。在不违反正能量条件的情况下，实现了任意物质的非奇异反弹。通过进行定性分析，我们探讨了通货膨胀和循环模型的潜力反弹的性质。对于前者，我们表明，通货膨胀的轨迹是反弹后的动力学的吸引子，这意味着通货膨胀可以和谐地嵌入LQC。对于后者的困难与奇异性循环模型可以克服。我们证明了在标量场为负的情况下，通过使原Cyclic模型势略为正，可以用一个小的变化来构造非奇异的Cyclic模型。
2006-07-17 astro-ph gr-qc hep-th
Ekpyrotic and Cyclic Cosmology
Ekpyrotic和cyclic cosmologies提供了非常早期和非常晚期宇宙的理论。在这些模型中，大爆炸被描述为膜的碰撞-因此大爆炸不是时间的开始。在大爆炸之前，有一个状态方程为w=P/rho >> 1（其中P是平均压力，rho是平均能量密度）的热爆阶段，在此期间宇宙缓慢收缩。这一阶段解决了标准的宇宙学难题，并产生了一个几乎尺度不变的宇宙学扰动谱，其中包含一个重要的非高斯分量。与此同时，它产生了具有蓝色光谱的小振幅引力波。主导当今宇宙演化的暗能量被重新解释为我们的膜和平行膜之间的一种小吸引力。这种力最终引发了新的ekpyrotic相和新的膜碰撞，从而产生了循环宇宙的想法。这篇评论讨论了这些模型的详细属性，它们嵌入M理论和它们的可行性，重点是开放的问题和观测签名。
2009-06-02 astro-ph gr-qc hep-th
Cosmic Perturbations Through the Cyclic Ages
我们分析了循环模型中宇宙学扰动的演化，特别注意它们在多个循环中的行为和相互作用。我们的主要成果是：（1）在一个周期中存在的星系和大尺度结构是由前一周期中的量子涨落产生的，而不受前一周期中产生的扰动或结构的干扰，也不干扰后一周期中产生的结构;（2）热爆阶段，在热大爆炸之前的状态方程$w\gg 1$的温和收缩时期，使宇宙均匀，在任何观测者的视界内，宇宙都是各向同性的和平坦的;（3）虽然宇宙在每个观测者的视界内都是均匀的，但由于超视界长度扰动的影响，循环宇宙的整体结构更加复杂，不能用均匀的弗里德曼-罗伯逊-沃克图像来描述。特别是，我们表明，ekpyrotic阶段是如此有效的平滑，扁平化和各向同性的视界内的宇宙，这一阶段本身就足以解决视界和平坦度的问题，即使没有一个长期的暗能量统治（一种低能量的通货膨胀）。相反，循环模型依赖于一种真正新颖的非暴胀机制（爆炸收缩）来解决经典的宇宙学难题。
2006-07-23 astro-ph hep-th
A Cyclic Universe without Missing Mass: Implications of R->alpha'/R
从弦论的结果得出结论，空间维R等价于R ′/R。如果R被认为是四维空间，就会出现几个有趣的结果。在这个范例中，R ′/R存在于一个时间反转的、“反平行”的宇宙中。我们的实时宇宙中的宇宙学距离相当于时间反演宇宙中大爆炸瞬间的紧凑尺寸。这个模型与标准的黑洞理论一致，即粒子在到达（α维）“奇点”时会被冻结。实时进入黑洞的粒子从大爆炸或时间反演宇宙中的“白洞”中退出，留下湮灭辐射的痕迹。这一现象的图表构建，与早期宇宙的现有知识相一致。需要霍金预言的原核黑洞。一个循环论域由M^2 \p，n + T^2 \n = 1描述。标准封闭宇宙理论所禁止的“缺失质量”是不需要的。如果寻找暗物质的实验证据继续留下一个重要的“缺失质量”，特别是根据最近的观察表明，事实上，膨胀继续以低得多的速度进行，这个结果是有用的。
2000-07-07 astro-ph
Detecting Topology in a Nearly Flat Spherical Universe
当密度参数接近于1时，宇宙有一个大的曲率半径，与它是双曲的、平坦的还是球形无关。无论曲率是多少，宇宙都可能是单连通拓扑或多连通拓扑。在平坦的情况下，拓扑尺度是任意的，并且没有先验的理由使这个尺度与可观测宇宙的大小具有相同的量级。在双曲情形下，任何非平凡拓扑几乎肯定在一个太大而无法检测的长度尺度上。相比之下，在球形的情况下，拓扑结构很容易出现在可检测的尺度上。本论文展示了如何，在球形的情况下，一个几乎平坦的宇宙的假设简化了算法检测多连接拓扑，但也减少了可以看到的拓扑。这对于即将进行的宇宙微波背景数据分析具有首要的重要性。这篇文章表明，对于球面空间，人们可以限制搜索直径相反的圆对在天空中的圆方法，仍然检测循环因子的标准分解的holonomy群。这大大减少了算法的运行时间。如果搜索被扩大到包括中心几乎相反并且相对扭曲稍微变化的候选圆对，则循环因子以及一般因子的循环子组也可以被检测到。不幸的是，完整的完整群一般在近似平坦的球形宇宙中是不可观测的，因此完全的6参数搜索是不必要的。晶体学方法还可以潜在地检测循环因子和一般因子的循环亚组，但除此之外别无其他。
2002-09-19 astro-ph gr-qc
Do SNe Ia Provide Direct Evidence for Past Deceleration of the Universe?
在z ~ 1.7观测SN 1997 ff有利于加速宇宙的解释高红移Ia型超新星数据的星系际尘埃或SN光度演化的简单模型。从表面上看，它们提供了宇宙在过去减速的直接证据，这是当前宇宙学模型的一个预期但未经检验的特征。我们表明，这一结论的强度取决于导致目前加速的暗能量的性质。只有当宇宙学常数存在时，SNe的证据才是决定性的。使用一个新的测试，这是独立的宇宙的内容，我们表明，SN数据有利于最近的加速（z < 0.5）和过去的减速（z > 0.5）。
2001-06-04 astro-ph hep-ph
Cyclic Magnetic Universe
最近的工作表明，非线性电动力学（NLED）在宇宙学的两个关键问题中可以发挥重要作用，这两个问题涉及到非常大和低曲率区域的演化的特定时刻，即非常凝聚的阶段和目前的加速阶段。我们在这里提出了一个玩具模型的一个完整的宇宙学的情况下，负责的几何形状的主要因素是一个非线性磁场，产生FRW均匀和各向同性的几何形状。在这种情况下，我们区分四个不同的阶段：反弹期，辐射期，加速期和反弹期。已经表明，在NLED中，强磁场可以克服线性麦克斯韦理论典型的奇异区域的不可避免性;在另一种极端情况下，即对于非常弱的磁场，它可以加速膨胀。目前的模型更进了一步：在加速阶段之后，宇宙反弹并进入坍缩时代。这种行为是在比例因子$ a(t) \to 1/ a(t),$的对偶映射下的不变性的表现，这是这里提出的NLED理论的电磁场（$ F \to 1/ F,$，其中$F \equiv F^{μν}F_{μν}$）的相应逆对称性的结果。这样的序列往复-弹跳-膨胀-加速-再弹跳-坍缩构成了宇宙结构的基本酉元素，它可以无限重复，产生我们所说的循环磁宇宙。
2008-02-13 astro-ph
Dark Energy: relating the evolution of the universe from the past to the future
利用宇宙的演化历史，可以对动态暗能量模型的参数空间进行约束。我们讨论了两种不同的参数化暗能量模型。我们的结果进一步限制了从超新星和WMAP观测得到的组合约束。从允许的参数空间，我们发现，我们的宇宙将经历一个永恒的加速。我们还估计了在再暴胀和暴胀阶段物理相关区域的边界。
2005-11-26 astro-ph
"Soft bang" instead of "big bang": model of an inflationary universe without singularities and with eternal physical past time
从爱因斯坦-勒梅特方程出发，导出了无奇点的暴胀宇宙的解。宇宙目前的状态是从一个微小但经典的微观宇宙的稳态解演化而来的，这个微观宇宙具有大的宇宙学常数或大的等效真空能量密度，以及相等的辐射能量密度和/或某种相对论性的原始物质。这种状态在量子范围之外的不稳定性引发了一个“软爆炸”，它触发了一个以零膨胀率平稳开始的膨胀，不断增加，最终达到指数膨胀阶段，并通过相变结束，进一步的演化是大爆炸模型中的弗里德曼-勒梅特演化。作为模型的一个必要的含义，宇宙必须是封闭的。该模型的所有其他参数都与大爆炸模型非常相似，并且符合观测约束。
2006-02-23 astro-ph
Was There a Decelerating Past for the Universe?
在这次演讲中，我认为，通过假设奇异的能量密度和奇怪的状态方程来分析Ia型超新星（SNe Ia）的m-z数据的方法是误导的，合理的剩余选择是对SNe数据进行独立于模型的分析，而不参考能量密度。使用这种宇宙学方法，我们解决了一个与宇宙学相关的重要问题：宇宙是否有一个减速的过去？为了回答这个问题，贝叶斯概率理论被采用，这是当我们的知识通过获取新数据而改变时量化我们的知识的最合适的工具。宇宙学方法有助于将那些在感兴趣的时期内总是加速的模型与那些至少在一段时间内减速的模型区分开来。贝叶斯模型比较技术是用来区分这些竞争对手的假设与援助，最近发布的超新星数据。有人认为，使用贝叶斯理论的经验教训是非常有价值的，以避免频繁的掉头宇宙学。
2005-09-16 astro-ph gr-qc
Radiation in a Closed 3-D Universe Reveals its Present Geometry and its Past Evolution
在以往的论文中，新的“空间凝聚（SC-）”宇宙学模型的预言是在（1）基础，（2）新的引力源，（3）大尺度结构。在本文中，预测将包括新的物理特征，主要是由于我们封闭的三维宇宙的假设几何。关于过去宇宙的知识是从它的许多类型的辐射中获得的，这些辐射在我们膨胀的3-球体的大圆上传播到我们的仪器上。增加第四维空间大大增加了我们对源的发射和接收距离以及辐射的4-D轨迹的概念的理解。在一个封闭的膨胀的三维宇宙中，来自遥远的明亮源Ze的大部分辐射可以在宇宙的中途旅行，并在Zv ~1.5处重新聚焦为“虚源”，其中一些重新发散的辐射稍后到达我们的仪器。随着第四维的增加，SC模型对这些虚拟源做出了一些惊人的预测。事实上，CBR变成了一个重新聚焦的“背面”微波辐射，其结构的大小被放大，亮度降低了约1/350。从与CBR相反的方向在光学上“观察”，同样的，但更进化的，在“虚拟Zsame”的结构肯定会固定我们宇宙的几何形状和大小。虚拟源也被添加到X射线和红外线的漫射背景的辐射。CBR偶极表示优选的参考系。在非加速坐标系中的反射光信号表明，原则上，运动坐标系可以在共运动坐标系中静止。
2001-06-19 astro-ph
The Anthropic Argument against Infinite Past and the Eddington-Lemaitre Universe
该宇宙哲学研究拓展了反对过去时间无限的人择（Davies-Tipler）论证的适用范围，分析其对非稳恒无限古老宇宙模型的约束，以Eddington-Lemaître模型为反例阐释关键约束，并探讨其对理解时间本质的意义。
2000-10-11 astro-ph
An Inhomogeneous Model Universe Behaving Homogeneously
我们提出了一个新的模型宇宙的基础上的交界处的FRW平坦的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）的爱因斯坦方程的解决方案沿我们过去的光锥，使结构内的FRW模型。该模型被假设为全局均匀的，即宇宙学原理是有效的。过去光锥内的局部不均匀性被建模为平坦的LTB，而光锥外的局部不均匀性被假设为平滑的，并由FRW模型表示。该模型是无奇点的，总是FRW远离观察者沿着过去的光锥，让位于一个不同的光度距离关系的CDM/FRW模型，一个负的减速参数附近的观察者，和正确的线性和非线性密度对比。整体而言，该模型表现得像一个FRW模型的过去光锥的比例因子，哈勃和减速参数的特殊行为，模仿暗能量。
2008-06-09 astro-ph
The State of the Universe: Cosmological Parameters 2002
在过去的十年里，观测宇宙学经历了上个世纪最激动人心的时期之一。我们能够测量宇宙学参数的精度已经大大提高，而与此同时，我们对结果感到惊讶，超出了我们最疯狂的梦想。我在这里回顾最近的测量膨胀率，几何形状，年龄，物质含量和宇宙的状态方程，并讨论我们的宇宙学的理解的影响。
2003-01-09 astro-ph
