本文關鍵詞：黑洞熱力學相變及其動力學對應　出處：《上海交通大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：在本學位論文里,我們研究了幾種黑洞模型的熱力學性質以及動力學對應。主要內容包括：a)在擴展相空間里研究了Born-Infeld Anti-de Sitter(BI-AdS)黑洞和Gauss-Bonnet AdS(GB-AdS)黑洞的類范德瓦爾斯相變；b)研究了四維Reissner-Nordstrom Anti-de Sitter(RN-AdS)里洞的類范德瓦爾斯相變在動力學上的對應； c)構造了新的帶毛轉動黑洞解,并研究了該黑洞的熱力學性質及其動力學對應。在給定的幾種黑洞背景(BI-AdS黑洞和GB-AdS黑洞)中,我們把宇宙學常數A看成是一個變量,得到了所謂的擴展相空間。在這個新的相空間里,可以把黑洞的溫度表達式改寫成一個與范德瓦爾斯氣液體系狀態(tài)方程類似的新狀態(tài)方程。對于BI-AdS黑洞模型中,新的“大黑洞—小黑洞——大黑洞”相變出現(xiàn)在四維時空中,而高維時空中只存在類范德瓦爾斯大黑洞和小黑洞相變,但是三維時空中的BI-AdS黑洞都沒有發(fā)生這些相變。在巨正則系綜中的D維帶電GB-AdS黑洞模型中,我們發(fā)現(xiàn)類范德瓦爾斯大黑洞和小黑洞相變只發(fā)生在五維的球形視界的GB-AdS里洞背景中,而且此時電勢Φ必須滿足0Φ(?)。當Gauss-Bonnet曲率項的系數趨近于零時,即退化為任意維的RN-AdS黑洞情形,我們發(fā)現(xiàn)不存在類范德瓦爾斯大黑洞和小黑洞相變。之后我們將著眼點放在研究黑洞的類范德瓦爾斯相變與動力學穩(wěn)定性的對應性上。物理學家一直希望黑洞的熱力學相變能夠在黑洞周圍動力學擾動的似正規(guī)模頻率和震蕩的衰減時間上得到反映。我們考察了黑洞類范德瓦爾斯相變過程中大黑洞相和小黑洞相在標量擾動下的似正規(guī)模頻率。我們發(fā)現(xiàn)無論是在等壓過程中還是在等溫過程中,隨黑洞視界半徑的變化,似正規(guī)模頻率在大黑洞相和小黑洞相中的行為差別非常大。這種在大黑洞和小黑洞中似正規(guī)模頻率差別可以區(qū)分黑洞的熱力學相。我們進一步分析了影響黑洞似正規(guī)模頻率的因素,給出了導致似正規(guī)模頻率變化的物理誘因。這個研究結果為黑洞熱力學相變在黑洞動力學穩(wěn)定性中的反映提供了一個新的例子。最后我們討論了三維時空帶標量毛的黑洞解。通過設定合適的標量勢函數V(Φ),我們得到了新的帶毛轉動黑洞解。而且這個新解的熱力學量滿足黑洞熱力學第一定律。接下來,通過在黑洞時空背景中加入一個電磁擾動,我們計算帶標量毛的轉動黑洞的電磁擾動最低階頻率,發(fā)現(xiàn)似正規(guī)模頻率的虛部的變化特征正好與熱力學穩(wěn)定性相對應。這一結論同樣適用于三維時空中的靜態(tài)帶毛黑洞解。
[Abstract]:In this thesis. We have studied the thermodynamic properties and dynamical correspondence of several black hole models. The main contents include: a). The black holes of Born-Infeld Anti-de sitterus BI-AdS and Gauss-Bonnet Ads are studied in extended phase space. The van der Waals phase transition of the GB-AdS) black hole; B) the kinetic correspondence of the van der Waals phase transition in a four-dimensional Reissner-Nordstrom Anti-de sittery-RN-AdS) hole is studied. C) A new solution of a hairy rotating black hole is constructed, and the thermodynamic properties of the black hole and its dynamical correspondence are studied. In the given black hole background, BI-AdS black hole and GB-AdS black hole). We take the cosmological constant A as a variable and obtain the so-called extended phase space in this new phase space. The expression of the temperature of the black hole can be changed into a new equation of state similar to the equation of state of the van der Waals gas-liquid system, for the BI-AdS black hole model. The new "big black hole-small black hole-big black hole" phase transition appears in the four-dimensional spacetime, while in the high-dimensional spacetime there are only Van der Waals black hole and small black hole phase transition. But none of the BI-AdS black holes in 3D spacetime have these phase transitions. In the D dimensional charged GB-AdS black hole model in the grand canonical ensemble. We find that the phase transitions of Van der Waals like black holes and small black holes only occur in the GB-AdS hole background of the five-dimensional spherical event horizon, and the electric potential 桅 must satisfy 0 桅? When the coefficient of the Gauss-Bonnet curvature term approaches 00:00, it degenerates into an arbitrary dimensional RN-AdS black hole case. We find that there is no Van der Waals like black hole and small black hole phase transition. After that, we focus on the correspondence between van der Waals transition and dynamical stability of black hole. The thermodynamic phase transition can be reflected in the quasi-positive scale frequency and the attenuation time of oscillations around the black hole. We investigate the scalar perturbation of the large black hole phase and the small black hole phase in the process of the black hole van der Waals phase transition. We find that it is not only in isobaric process but also in isothermal process. Changes with the radius of the black hole's event horizon. The behavior of quasi-positive frequency in large black hole phase and small black hole phase is very different. This kind of similar positive scale frequency difference in large black hole and small black hole can distinguish the thermodynamic phase of black hole. We further analyze the influence of black hole resemblance. The factor of positive scale frequency. A new example is provided for the reflection of the thermodynamic phase transition of black hole in the dynamic stability of black hole. Finally, we discuss the scalar of three-dimensional space-time band. Black hole solution of Mao. By setting appropriate scalar potential function. 桅). We have obtained a new solution of turbid black hole with hair, and the thermodynamic quantity of this new solution satisfies the first law of thermodynamics of black hole. Next, an electromagnetic disturbance is added to the background of black hole space-time. We calculate the lowest order frequency of electromagnetic disturbances of a rotating black hole with scalar hairs. It is found that the variation of the imaginary part of the quasi-positive frequency corresponds to the thermodynamic stability. This conclusion is also applicable to the solution of the static haired black hole in three-dimensional space-time.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P145.8

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本文編號：1411397