Г. Е. Воловик, “От двухжидкостной модели Ландау к Вселенной де Ситтера”, УФН, 2025, том 195, номер 11,страницы 1137

К 60-летию ИНСТИТУТА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ имени Л.Д. ЛАНДАУ РАН. ОБЗОРЫ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ

От двухжидкостной модели Ландау к Вселенной де Ситтера

Г. Е. Воловик

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН, Черноголовка, Московская обл.

Аннотация: Аналогии c физикой конденсированного состояния полезны для рассмотрения явлений, связанных с квантовым вакуумом, в силу того что в конденсированном состоянии нам известна физика как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом пределе, в то время как для элементарных частиц и гравитации физика в транспланковском масштабе неизвестна. Одним из краеугольных камней связи между нерелятивистским конденсированным состоянием и современными релятивистскими теориями является двухжидкостная гидродинамика сверхтекучего гелия, разработанная Ландау и Халатниковым (Исаак Маркович Халатников впоследствии основал и возглавил Институт имени Ландау). Динамика и термодинамика деситтеровского состояния расширяющейся Вселенной обладают некоторыми чертами многожидкостной системы. Фактически существуют три компоненты: квантовый вакуум, гравитационная составляющая и релятивистская материя. Расширяющийся деситтеровский вакуум служит тепловым резервуаром с локальной температурой, в два раза превышающей температуру Гиббонса–Хокинга относительно космологического горизонта. Такая локальная температура приводит к нагреванию как материальной, так и гравитационной компоненты. Последняя ведёт себя как жёсткая материя Зельдовича и представляет собой тёмную материю. В состоянии равновесия и в отсутствие обычной материи положительное парциальное давление тёмной материи компенсирует отрицательное парциальное давление квантового вакуума. Поэтому в состоянии полного равновесия полное давление равно нулю. Это весьма похоже на давление соответственно сверхтекучей и нормальной компонент сверхтекучей жидкости, которые вместе создают нулевое давление жидкости в отсутствие окружающей среды. Мы предлагаем феноменологическую теорию, описывающую динамику тёмной энергии и тёмной материи. Если предположить, что в динамике гравитационная тёмная материя ведёт себя как реальная жёсткая материя Зельдовича, то получаем степенной закон релаксации обеих компонент вследствие обмена энергией между ними. Отсюда следует, что их значения, известные в настоящее время, имеют правильный порядок величины. Мы также рассматриваем другие проблемы через призму физики конденсированного состояния, включая чёрные дыры и постоянную Планка.

Ключевые слова: квантовый вакуум, термодинамика Вселенной де Ситтера, квантовое туннелирование, чёрные дыры, эффект Унру, константы Планка.

PACS: 04.20.-q, 04.70.Dy, 95.36.+x

Поступила: 25 января 2025 г.
Доработана: 14 марта 2025 г.
Одобрена в печать: 17 марта 2025 г.

DOI: 10.3367/UFNr.2025.03.039890