Albrow2 loopu cartoon intro

Report 5 Downloads 30 Views
What  do  I  mean  by  a  universe  with  “Closed  Loop  Time”?   Mike  Albrow,  Fermilab  Philosophers  Dec  11th  2014   Start  with  just  one  space  dimension  z  and  one  Kme  dimension  t   Finite  and  bounded.  Time  has  a  beginning  and  an  end;     a  point-­‐like  parKcle    moves  about  on  a  line  (speed  always  <  c)  

z’  

Path  (world-­‐line)  of  a  parKcle  

z   t’   t   Special  relaKvity  (don’t  mess  with  that!)  says  that  z  and  t  get  mixed  up  when  moKons  are   taken  into  account:  t’  =  γ(t  –  vx/c2)  and  x’  =  γ(x-­‐vt)   Edges  of  space  and  end-­‐points  of  Kme  have  serious  conceptual  problems.                          We  can  eliminate  them:  

Consequences  or  PredicKons  

Based  on  hypotheses:  No  boundaries  to  spaceKme  and  no  physical  infiniKes:   1)  The  apparent  accelerated  expansion  of  the  Universe  (if  true)  must  be  temporary.              There  is  no  “for  ever”  by  hypothesis.  Might  it  also  be  “local”  in  space?     2)  The  Universe  is  closed,  but  perhaps  “only  just”,  and  Ω  =  1  -­‐  ε                Presumably  ε  is  just  such  as  to  allow  a  mulK-­‐billion-­‐year-­‐old  universe  (anthropic).     3)      The  total  energy  of  the  Universe  is  ZERO.    (No  lines  of  gravitaKonal  force  go  out)                For  the  same  reason  the  total  charge  ΣQ  =  0  [N(p)  =  N(e)].               4)    Baryogenesis  (U  is  all  maler)  could  be  essenKally  “CPT”  at  the  BCBB  (~  pair  creaKon)              The  γ/baryon  raKo  should  be  explainable  without  a  “great  annihilaKon”  event.     5)    The  old  quesKons  “What  happened  before  the  Big  Bang?”    “Did  Kme  have  a  beginning,                and  will  it  have  an  end?”  are  moot  (and  you  cannot  fall  off  the  edge  of  the  Earth!)     6)  The  Big  Crunch  Big  Bang  (BCBB)  is  not  a  singularity  (no  infinitesimals!),  can  be  very  small.     7)  There  cannot  be  a  singularity  at  the  center  of  black  holes  either  (same  reason).                  Collapse  stops  at  or  above  Planck  scale.  

1)  Wrap  space  (z)  into  a  cylinder  by  idenKfying  opposite  boundaries     thus  eliminaKng  them.  Space  is  sKll  one-­‐dimensional  but  is  a  ring.   Space  is  finite  with  no  boundaries  

z   z   tA  

t  

tB  

2)  Wrap  Kme  into  a  torus  thus  idenKfying  tA  and  tB   thus  eliminaKng  beginnings  and  ends  of  Kme.  Time  is  sKll  one-­‐dimensional  but  is  a  ring.   Finite  with  no  boundaries  to  space  OR  Kme.  The  whole  physical  universe  (sKll  one     space  dimension)  is  on  the  surface  of  this  torus.   Space  and  Kme  are  in  this  representaKon  orthogonal,   But  in  SR  the  t  and  x  axes  can  be  rotated  by  a  boost.    

Now  graduate  from  one  space  dimension  to  two  (x,z)  

S2  

Forget  the  lines,  just  showing  a  coordinate  system,   All  points  on  the  2D  surface  are  equivalent.  To  show  Kme:    

x  

S2T  

y  

t   Make  Kme  a  closed  loop  as  before.   All  of  spaceKme  is  x,y,t  (surface,  not  interior:   Interior  has  a  forbidden  boundary  !)  

SKll  only  two  space  dimensions   (and  they  can  mix  with  Kme  by  boosts!)  

Constrict  area  at   one  point  to  be   very  small:  BCBB   =  Big  Crunch  Big  Bang  

Now  graduate  from  two  space  dimensions  to  three  (x,y,z)   A  simple  way  to  see  the  2-­‐surface  is  finite  but  unbounded:   Start  anywhere  (e.g.  at  a  “pole”)  and  with  a  large  supply  of  paint.   Start  painKng  the  surface  in  an  increasing  spiral  palern.   The  convex  outer  edge  becomes  straight  and  then  concave  arer  painKng   half  the  surface.  The  concave  radius  decreases  unKl  the  whole  surface   Is  covered  (apart  from  your  feet!)   Now  we  live  in  3  space  dimensions,  start  with  a  ball  and  cover  it  with  a  large  (!)  supply   of  tape.  If  the  universe  is  finite  but  unbounded:   Eventually  the  ball  is  so  big  the  surface  looks  flat.  Keep  going!  It  will  become   concave  and  eventually  you  find  yourself  in  a  small  cavity,  having  filled  to  universe  with   tape!    No  inside,  no  outside,  no  boundary,  but  a  finite  volume.    S3   Einstein  suggested  that     Now  add  a  closed  loop  of  Kme  to  this  picture:  S3T1  This  is  the  whole  of  spaceKme!   Finally  Constrict  S3  to  be  very  small  (not  infinitesimal  or  a  singularity,  could  be  <  1  fm)   at  one  (could  be  >  1  but  no  need)  point  on  the  Kme  line.     That  is  my  proposed  “topology  of  totality”    (may  be  more  dimensions  on  a  Kny  scale).   Nothing  happens  “over  and  over  again”.  Events  only  occur  once  at  (x,y,z,t)(‘)     Albert:  ApplicaKon  of  “Periodic  Boundary  CondiKons”  at  BCBB  can  constrain  the  cosmology