RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2025
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2025

 / 

Ноябрь

←  →

К 60-летию Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау. Обзоры актуальных проблем


От двухжидкостной модели Ландау к Вселенной де Ситтера

† 
Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН, ул. Косыгина 2, Москва, 119334, Российская Федерация

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.

Текст pdf (650 Кб)
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 (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.03.039890
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/11/b/
Цитата: Воловик Г Е "От двухжидкостной модели Ландау к Вселенной де Ситтера" УФН 195 1137–1156 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 января 2025, доработана: 14 марта 2025, 17 марта 2025

English citation: Volovik G E “From Landau two-fluid model to de Sitter Universe” Phys. Usp. 68 (11) (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2025.03.039890

Список литературы (140) ↓ Похожие статьи (2)

  1. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 118 5 (2023); Volovik G E JETP Lett. 118 8 (2023); Volovik G E arXiv:2304.09847
  2. Volovik G E Symmetry 16 763 (2024)
  3. Arkani-Hamed N, Maldacena J arXiv:1503.08043
  4. Reece M, Wang L-T, Xianyu Z-Z Phys. Rev. D 107 L101304 (2023)
  5. Maxfield H, Zahraee Z J. High Energy Phys. 2022 93 (2022)
  6. Gibbons G W, Hawking S W Phys. Rev. D 15 2738 (1977)
  7. 't Hooft G Universe 8 537 (2022)
  8. 't Hooft G J. Phys. Conf. Ser. 2533 012015 (2023)
  9. 't Hooft G The Black Hole Information Paradox. A Fifty-Year Journey (Springer Ser. in Astrophysics and Cosmology, Eds A Akil, C Bambi) (Singapore: Springer, 2025) p. 81; 't Hooft G arXiv:2410.16891
  10. Hughes J C M, Kusmartsev F V Письма в ЖЭТФ 122 199 (2025); Hughes J C M, Kusmartsev F V JETP Lett. 122 208 (2025); Hughes J C M, Kusmartsev F V arXiv:2505.05814
  11. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 122 430 (2025); Volovik G E JETP Lett. 122 (7) (2025), в печати; Volovik G E arXiv:2505.20194
  12. Халатников И М Теория сверхтекучести (М.: Наука, 1971)
  13. Unruh W G Phys. Rev. Lett. 46 1351 (1981)
  14. Hamilton A J S, Lisle J P Am. J. Phys. 76 519 (2008); Hamilton A J S, Lisle J P gr-qc/0411060
  15. Painlevé P C. R. Acad. Sci. Paris 173 677 (1921)
  16. Gullstrand A Arkiv. Mat. Astron. Fys. 16 (8) 1 (1922)
  17. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 69 662 (1999); Volovik G E JETP Lett. 69 705 (1999); Volovik G E gr-qc/9901077
  18. Parikh M K, Wilczek F Phys. Rev. Lett. 85 5042 (2000)
  19. Srinivasan K, Padmanabhan T Phys. Rev. D 60 024007 (1999)
  20. Bilby B A, Smith E Proc. R. Soc. London A 231 263 (1955); Bilby B A, Smith E Proc. R. Soc. London A 236 481 (1956)
  21. Kröner E Arch. Rational Mech. Anal. 4 18 (1960)
  22. Dzyaloshinskii I E, Volovick G E Ann. Physics 125 67 (1980)
  23. Kleinert H, Zaanen J Phys. Lett. A 324 361 (2004)
  24. Vozmediano M A H, Katsnelson M I, Guinea F Phys. Rep. 496 109 (2010)
  25. de Juan F, Cortijo A, Vozmediano M A H Nucl. Phys. B 828 625 (2010)
  26. Mesaros A, Sadri D, Zaanen J Phys. Rev. B 82 073405 (2010)
  27. Абрикосов А А, Бенеславский С Д ЖЭТФ 59 1280 (1970); Abrikosov A A, Beneslavskii S D Sov. Phys. JETP 32 699 (1971)
  28. Abrikosov A A J. Low Temp. Phys. 5 141 (1971)
  29. Abrikosov A A Phys. Rev. B 58 2788 (1998)
  30. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 104 660 (2016); Volovik G E JETP Lett. 104 645 (2016)
  31. Kedem Y, Bergholtz E J, Wilczek F Phys. Rev. Research 2 043285 (2020); Kedem Y, Bergholtz E J, Wilczek F arXiv:2001.02625
  32. Yang J et al J. High Energ. Phys. 2025 226 (2025)
  33. Volovik G E The Universe in a Helium Droplet (Oxford: Clarendon Press, 2003)
  34. Воловик Г Е Письма в ЖЭТФ 46 81 (1987); Volovik G E JETP Lett. 46 98 (1987)
  35. Nissinen J, Volovik G E ЖЭТФ 154 1051 (2018); Nissinen J, Volovik G E J. Exp. Theor. Phys. 127 948 (2018); Nissinen J, Volovik G E arXiv:1803.09234
  36. Nissinen J, Volovik G E Phys. Rev. Research 1 023007 (2019); Nissinen J, Volovik G E arXiv:1812.03175
  37. Nissinen J, Heikkilä T T, Volovik G E Phys. Rev. B 103 245115 (2021); Nissinen J, Heikkilä T T, Volovik G E arXiv:2008.02158
  38. Nissinen J Ann. Physics 447 169139 (2022)
  39. Klinkhamer F R, Volovik G E Письма в ЖЭТФ 109 369 (2019); Klinkhamer F R, Volovik G E JETP Lett. 109 364 (2019); Klinkhamer F R, Volovik G E arXiv:1812.07046
  40. Volovik G E Physica B 162 222 (1990)
  41. Akama K Prog. Theor. Phys. 60 1900 (1978)
  42. Diakonov D arXiv:1109.0091
  43. Vladimirov A A, Diakonov D ЭЧАЯ 45 1439 (2014); Vladimirov A A, Diakonov D Phys. Part. Nucl. 45 800 (2014)
  44. Vladimirov A A, Diakonov D Phys. Rev. D 86 104019 (2012)
  45. Obukhov Yu N, Hehl F W Phys. Lett. B 713 321 (2012)
  46. Maiezza A, Nesti F Eur. Phys. J. C 82 491 (2022)
  47. Maitiniyazi Y et al Phys. Rev. D 111 046002 (2025)
  48. Volovik G E arXiv:2411.01892
  49. Padmanabhan T Rep. Prog. Phys. 73 046901 (2010); Padmanabhan T arXiv:0911.5004
  50. Guha S arXiv:2306.04172
  51. Ong Y C Gen. Relativ. Gravit. 54 132 (2022)
  52. Susskind L Universe 7 464 (2021)
  53. Bobev N et al Phys. Rev. X 13 041056 (2023)
  54. Aguilar-Gutierrez S E, Baiguera S, Zenoni N J. High Energy Phys. 2024 201 (2024); Aguilar-Gutierrez S E, Baiguera S, Zenoni N arXiv:2402.01357
  55. Shallue C J, Carroll S M arXiv:2501.06609
  56. Klinkhamer F R, Volovik G E Phys. Rev. D 78 063528 (2008); Klinkhamer F R, Volovik G E arXiv:0806.2805
  57. Volovik G E ЖЭТФ 162 449 (2022); Volovik G E J. Exp. Theor. Phys. 135 388 (2022); Volovik G E arXiv:2108.00419
  58. Volovik G Universe 6 133 (2020); Volovik G arXiv:2003.10331
  59. Зельдович Я Б ЖЭТФ 41 1609 (1961); Zel'dovich Ya B Sov. Phys. JETP 14 1143 (1962)
  60. Volovik G E arXiv:2410.10549
  61. Hawking S W Phys. Lett. B 134 403 (1984)
  62. Volovik G E Analogue Spacetimes: The First Thirty Years. Proc. II Amazonian Symp. on Physics — Analogue Models of Gravity: 30 Years Celebration of the Publication of Bill Unruh's paper "Experimental Black-Hole Evaporation" (Eds V Cardoso, L C B Crispino, S Liberati, E S de Oliveira, M Visser) (Sao Paulo: Editora Livraria da Fisica, 2013) p. 263; Volovik G E arXiv:1111.1155
  63. Klinkhamer F R, Volovik G E Письма в ЖЭТФ 105 62 (2017); Klinkhamer F R, Volovik G E JETP Lett. 105 74 (2017); Klinkhamer F R, Volovik G E arXiv:1612.02326
  64. Лифшиц И М, Каган Ю ЖЭТФ 62 385 (1972); Lifshitz I M, Kagan Yu Sov. Phys. JETP 35 206 (1972)
  65. Иорданский С В, Финкельштейн А М ЖЭТФ 62 403 (1972); Iordanskii S V, Finkel'shtein A M Sov. Phys. JETP 35 215 (1972)
  66. Воловик Г Е Письма в ЖЭТФ 15 116 (1972); Volovik G E JETP Lett. 15 81 (1972)
  67. Iordanskii S V, Finkelshtein A M J. Low Temp. Phys. 10 423 (1973)
  68. Иорданский С В, Рашба Е И ЖЭТФ 74 1872 (1978); Iordanskii S V, Rashba E I Sov. Phys. JETP 47 975 (1978)
  69. Rasetti M, Regge T Physica A 80 217 (1975)
  70. Polyakov A M Phys. Lett. B 103 207 (1981)
  71. Blatter G et al Rev. Mod. Phys. 66 1125 (1994)
  72. Keski-Vakkuri E, Kraus P Nucl. Phys. B 491 249 (1997)
  73. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Статистическая физика Т. 1 (М.: Наука, 1976); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Statistical Physics Vol. 1 (Amsterdam: Elsevier, 1980)
  74. Volovik G E arXiv:2506.13145; Volovik G E ЖЭТФ (2025), в печати; Volovik G E J. Exp. Theor. Phys. (2025), в печати
  75. Hawking S W, Horowitz G T Phys. Rev. D 51 4302 (1995)
  76. Hawking S W, Moss I L Phys. Lett. B 110 35 (1982)
  77. Saito D, Oshita N J. High Energy Phys. 2025 187 (2025); Saito D, Oshita N arXiv:2409.03978
  78. Robledo A, Velarde C Entropy 24 1761 (2022)
  79. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 121 260 (2025); Volovik G E JETP Lett. 121 243 (2025); Volovik G E arXiv:2409.15362
  80. Weinberg S Phys. Rev. A 90 042102 (2014)
  81. Kane J W, Kadanoff L P Phys. Rev. 155 80 (1967)
  82. Березинский В Л ЖЭТФ 61 1144 (1972); Berezinskii V L Sov. Phys. JETP 34 610 (1972)
  83. Elizalde E, Nojiri S, Odintsov S D Universe 11 (2) 60 (2025); Elizalde E, Nojiri S, Odintsov S D arXiv:2502.05801
  84. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 93 69 (2011); Volovik G E JETP Lett. 93 66 (2011); Volovik G E arXiv:1011.4665
  85. Henheik J, Poudyal B, Tumulka R arXiv:2409.00677; Henheik J, Poudyal B, Tumulka R Adv. Theor. Math. Phys. (2025), в печати
  86. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 90 3 (2009); Volovik G E JETP Lett. 90 1 (2009); Volovik G E arXiv:0905.4639
  87. Akhmedov E T, Akhmedova V, Singleton D Phys. Lett. B 642 124 (2006)
  88. Akhmedov E T et al Int. J. Mod. Phys. A 22 1705 (2007)
  89. Akhmedov E T, Pilling T, Singleton D Int. J. Mod. Phys. D 17 2453 (2008)
  90. Akhmedova V et al Phys. Lett. B 666 269 (2008)
  91. Akhmedova V et al Phys. Lett. B 673 227 (2009)
  92. de Gill A et al Am. J. Phys. 78 685 (2010)
  93. Schwinger J Phys. Rev. 82 664 (1951)
  94. Schwinger J Phys. Rev. 93 615 (1954)
  95. Unruh W G Phys. Rev. D 14 870 (1976)
  96. Parentani R, Massar S Phys. Rev. D 55 3603 (1997)
  97. Kharzeev D, Tuchin K Nucl. Phys. A 753 316 (2005)
  98. Sudhir V, Stritzelberger N, Kempf A Phys. Rev. D 103 105023 (2021)
  99. Teslyk M, Bravina L, Bravina E Particles 5 157 (2022)
  100. Reznik B Phys. Rev. D 57 2403 (1998)
  101. Casadio R, Venturi G Phys. Lett. A 252 109 (1999)
  102. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 118 546 (2023); Volovik G E JETP Lett. 118 531 (2023); Volovik G E arXiv:2307.14370
  103. Klinkhamer F R, Volovik G E Phys. Rev. D 77 085015 (2008)
  104. Klinkhamer F R, Volovik G E Письма в ЖЭТФ 88 339 (2008); Klinkhamer F R, Volovik G E JETP Lett. 88 289 (2008); Klinkhamer F R, Volovik G E arXiv:0807.3896
  105. Duff M Phys. Lett. B 226 36 (1989); Wu Z C Phys. Lett. B 659 891 (2008)
  106. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 77 769 (2003); Volovik G E JETP Lett. 77 639 (2003); Volovik G E gr-qc/0304103
  107. Starobinsky A A, Yokoyama J Phys. Rev. D 50 6357 (1994)
  108. Kofman L, Linde A, Starobinsky A A Phys. Rev. D 56 3258 (1997)
  109. Kamenshchik A Yu et al Eur. Phys. J. C 78 200 (2018)
  110. Polyakov A M Nucl. Phys. B 797 199 (2008)
  111. Polyakov A M Nucl. Phys. B 834 316 (2010)
  112. Krotov D, Polyakov A M Nucl. Phys. B 849 410 (2011)
  113. Pimentel G L, Polyakov A M, Tarnopolsky G M Rev. Math. Phys. 30 1840013 (2018); Pimentel G L, Polyakov A M, Tarnopolsky G M arXiv:1803.09168
  114. Weinberg S Rev. Mod. Phys. 61 1 (1989)
  115. Kopnin N Theory of Nonequilibrium Superconductivity (Oxford: Clarendon Press, 2009)
  116. Leggett A J J. Phys. C 6 3187 (1973)
  117. Bondarenko S, Zubkov M A Письма в ЖЭТФ 116 60 (2022); Bondarenko S, Zubkov M A JETP Lett. 116 54 (2022)
  118. Bondarenko S Universe 8 497 (2022)
  119. Terno D R arXiv:2412.18213
  120. Caro J, Salcedo L L Phys. Rev. A 60 842 (1999)
  121. Volovik G E ЖЭТФ 159 815 (2021); Volovik G E J. Exp. Theor. Phys. 132 727 (2021); Volovik G E arXiv:2006.16821
  122. Volovik G E ЖЭТФ 162 680 (2022); Volovik G E J. Exp. Theor. Phys. 135 663 (2022); Volovik G E arXiv:2207.05754
  123. Bekenstein J D Lett. Nuovo Cimento 11 467 (1974)
  124. Муханов В Ф Письма в ЖЭТФ 44 50 (1986); Mukhanov V F JETP Lett. 44 63 (1986)
  125. Kastrup H A Phys. Lett. B 413 267 (1997)
  126. Khriplovich I B Ядерная физика 71 695 (2008); Khriplovich I B Phys. Atom. Nucl. 71 671 (2008); Khriplovich I B gr-qc/0506082
  127. Dvali G, Gomez C Fortschr. Phys. 59 579 (2011)
  128. Kiefer C J. Phys. Conf. Ser. 1612 012017 (2020)
  129. Bagchi B, Ghosh A, Sen S Gen. Relativ. Gravit. 56 108 (2024); Bagchi B, Ghosh A, Sen S arXiv:2408.02077
  130. Cvetič M, Gibbons G W, Pope C N Phys. Rev. Lett. 106 121301 (2011)
  131. Visser M J. High Energy Phys. 2012 23 (2012)
  132. Cohen-Tannoudji C, Zambon B, Arimondo E J. Opt. Soc. Am. B 10 2107 (1993)
  133. Fröhlich J, Gang Z, Pizzo A Commun. Math. Phys. 406 195 (2025); Fröhlich J, Gang Z, Pizzo A arXiv:2404.10460
  134. Volovik G E Письма в ЖЭТФ 117 556 (2023); Volovik G E JETP Lett. 117 551 (2023); Volovik G E arXiv:2302.08894
  135. Bennett D L, Nielsen H B Int. J. Mod. Phys. A 9 5155 (1994)
  136. Nielsen H B, Froggatt C D arXiv:2305.18645
  137. Бронштейн М П Успехи астрономических наук № 3 (М.: ОНТИ, 1933) с. 3
  138. Duff M J, Okun L B, Veneziano G J. High Energy Phys. 2002 23 (2002); Duff M J, Okun L B, Veneziano G physics/0110060
  139. Ecker F, Fiorucci A, Grumiller D Phys. Rev. D 111 L021901 (2025); Ecker F, Fiorucci A, Grumiller D arXiv:2501.00095
  140. Klinkhamer F R, Volovik G E Phys. Rev. D 79 063527 (2009); Klinkhamer F R, Volovik G E arXiv:0811.4347
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение