【摘要】： 引力和視界熱力學(xué)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(xué)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(xué)第一定律的形式出現(xiàn);在Friedmann-Robertson-Walker(FRW)宇宙表觀視界上,時(shí)空動(dòng)力學(xué)方程(Friedmann方程)也可以寫成一個(gè)所謂的統(tǒng)一熱力學(xué)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(yīng)。 Hawking輻射是黑洞物理極其重要的一個(gè)量子現(xiàn)象,Parikh和Wilczek進(jìn)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(jìn)一步研究了動(dòng)力學(xué)時(shí)空FRW宇宙表觀視界的Hawking輻射效應(yīng),以及動(dòng)態(tài)黑洞模型-Vaidya黑洞和McVittie黑洞表觀視界上的熱力學(xué),探討了輻射和視界熱力學(xué)的關(guān)系。 首先,在動(dòng)力學(xué)時(shí)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(yīng),形式上給出了Hawking溫度和熵的高階量子修正項(xiàng),Kodama矢量對(duì)定義輻射粒子的能量起著關(guān)鍵作用,我們分別用FRW坐標(biāo)以及類Painlevé坐標(biāo)給出了詳細(xì)的分析。 其次,基于靜態(tài)黑洞時(shí)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(xué)第一定律dE_H=TdS+PdV的必然結(jié)果,我們?cè)趧?dòng)力學(xué)時(shí)空FRW宇宙背景下,發(fā)展了這種分析。動(dòng)力學(xué)時(shí)空與靜態(tài)時(shí)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(xué)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(yīng),形象的表明了在動(dòng)力學(xué)時(shí)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(xué)第一定律的必然結(jié)果。 最后,利用Kodama-Hayward動(dòng)態(tài)黑洞理論,我們研究了兩個(gè)動(dòng)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(duì)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(duì)于McVittie黑洞,我們給出了表觀視界上的統(tǒng)一熱力學(xué)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(yīng),這從物理上是難以理解的。我們認(rèn)為McVittie黑洞的動(dòng)態(tài)特性來源于背景時(shí)空FRW宇宙的動(dòng)態(tài)因素,從這個(gè)角度也說明了McVittie解并不是嚴(yán)格意義上的動(dòng)態(tài)黑洞解。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：P145.8

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634963