【摘要】： 引力和視界熱力學的關(guān)系是理論物理中非常令人感興趣的問題之一。更為重要的是,近年來聯(lián)系于視界熱力學一些新的性質(zhì)被發(fā)現(xiàn):Einstein方程在視界上可以作為熱力學第一定律的形式出現(xiàn);在Friedmann-Robertson-Walker(FRW)宇宙表觀視界上,時空動力學方程(Friedmann方程)也可以寫成一個所謂的統(tǒng)一熱力學第一定律的形式;局域定義的FRW宇宙表觀視界,也存在著在Kodama矢量觀測者看來的Hawking輻射效應。 Hawking輻射是黑洞物理極其重要的一個量子現(xiàn)象,Parikh和Wilczek進一步整理和推廣了Keski-Vakkuri和Kraus把輻射解釋為粒子經(jīng)過視界勢壘隧穿的思想,稱為輻射的Parikh-Wilczek隧穿方法。本文進一步研究了動力學時空FRW宇宙表觀視界的Hawking輻射效應,以及動態(tài)黑洞模型-Vaidya黑洞和McVittie黑洞表觀視界上的熱力學,探討了輻射和視界熱力學的關(guān)系。 首先,在動力學時空FRW宇宙背景下,發(fā)展了超半經(jīng)典近似的量子隧穿方法,研究了FRW宇宙表觀視界的Hawking輻射效應,形式上給出了Hawking溫度和熵的高階量子修正項,Kodama矢量對定義輻射粒子的能量起著關(guān)鍵作用,我們分別用FRW坐標以及類Painlevé坐標給出了詳細的分析。 其次,基于靜態(tài)黑洞時空隧穿方法的一般性研究,那里黑洞的輻射率Γ-exp(ΔS),是視界上熱力學第一定律dE_H=TdS+PdV的必然結(jié)果,我們在動力學時空FRW宇宙背景下,發(fā)展了這種分析。動力學時空與靜態(tài)時空有著很大不同,我們采用一般性分析方法,從視界上統(tǒng)一熱力學第一定律dE_H=TdS+WdV(其中W=(p-P)/2)出發(fā),研究了FRW宇宙表觀視界的Hawking輻射效應,形象的表明了在動力學時空下,Kodama矢量觀測者意義下的Hawking輻射率Γ-exp(-ΔS),也是其視界熱力學第一定律的必然結(jié)果。 最后,利用Kodama-Hayward動態(tài)黑洞理論,我們研究了兩個動態(tài)黑洞模型-Vaidya黑洞和McVittie黑洞,分析了表觀視界上Hawking輻射。發(fā)現(xiàn)對Vaidya黑洞,隧穿方法的一般性分析可以很好的給出輻射率,從而給出輻射譜;對于McVittie黑洞,我們給出了表觀視界上的統(tǒng)一熱力學第一定律形式,分析發(fā)現(xiàn)McVittie黑洞存在內(nèi)行模式的Hawking輻射效應,這從物理上是難以理解的。我們認為McVittie黑洞的動態(tài)特性來源于背景時空FRW宇宙的動態(tài)因素,從這個角度也說明了McVittie解并不是嚴格意義上的動態(tài)黑洞解。
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：P145.8

【共引文獻】

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本文編號：2634963