Munin » 10 окт 2011, 01:03
Думаю, все эти условия (кроме strong energy condition) происходят из обычной теории поля. Мы можем себе представить, что все физические объекты, всё материальное содержание пространства-времени - это знакомые нам вещи, а именно, частицы и поля. Тогда мы можем заметить, что частицы, находясь в покое, образуют простой ТЭИ $\operatorname{diag}(\varepsilon,p,p,p),$ где $\varepsilon=\rho,$ $p=0.$ Это, заодно, классический газ при $T=0.$ Нагревая его до релятивистских температур $T\to\infty,$ мы получаем $p\to\varepsilon/3.$ Итак, у нас энергия всегда положительна, давление неотрицательно, и энергия больше давления. Мы можем считать это реалистичным заполнением пространства материей для большинства астрофизических целей. Это выглядит как dominant energy condition.
Добавляя поля (прежде всего, электромагнитное поле), мы получаем другие возможности. Поле может создавать отрицательное давление (натяжение), в э.-м. поле это реализуется в направлении вдоль силовых линий. Поле может создавать давление, равное энергии (в волнах, летящих со скоростью света. Соответственно, подобные соотношения могут быть и в сиситеме частиц и полей. Таким соотношениям соответствуют weak и null energy condition (null - не в смысле "нулевые условия", как тут предлагал один неспециалист, а в смысле "вдоль изотропного вектора").
И наконец, если мы считаем, что всякая материя создаёт вокруг себя поле притяжения, а не отталкивания, тогда мы накладываем на эту материю strong energy condition. Только это условие происходит из физики гравитации. Впрочем, оно тоже вполне реалистично для обычных известных частиц и полей. Вот только в космологии, в случаях инфляции и тёмной энергии, его приходится нарушать - отчего приписать эти явления известным частицам и полям нельзя.
Отрицательные энергии - обычное дело в КТП. Поскольку обычную энергию вакуума рассчитать нельзя (она расходится), то ей принудительно в процедуре перенормировки присваивают произвольное конечное значение, для удобства - нулевое. Все остальные энергии отсчитываются от этой шкалы. В физике частиц, в отличие от гравитационных явлений крупного масштаба, измерить абсолютное значение энергии по создаваемой ей гравитации нельзя, поэтому сохраняется подобная относительность энергии. При этом квантовый вакуум - не пустота, а заполнен виртуальными частицами, со своими энергиями. При создании обычной частицы энергия этого возбуждения получается всегда положительная, но в эффекте Казимира из вакуума "вычёрпываются" некоторые виртуальные частицы, и новый вакуум получается сдвинутым относительно исходного на отрицательное значение энергии. Поэтому и говорят, что у него отрицательная энергия (хотя на практике в гравитационных эффектах это никто не проверял). Кроме эффекта Казимира, в КТП теоретически возможны физические поля с разными лагранжианами, а не только уже известные и хорошо знакомые (электромагнитное, слабое, сильное). У них могут быть слагаемые "потенциала" $V(\varphi)$ (где $\varphi$ - значение поля), минимум которых задаёт энергию вакуума - опять же, не обязательно нулевую. Именно с такими потенциалами связаны тёмная энергия, гипотетический инфлатон, и бозон Хиггса.
За подробностями рекомендую
Долгов, Зельдович, Сажин - Космология ранней Вселенной.