AdS加速黑洞热力学与全息黑洞热机

发布时间：2020-05-25 10:17

【摘要】：黑洞是物理学家所预言的一种神秘的天体,人们对它的研究从未停止过,但至今仍有许多谜团还没有解开。黑洞霍金辐射的提出促使了黑洞热力学诞生和发展,使人们对黑洞的研究又上了一个新台阶,也让黑洞成为广义相对论和量子力学联系的纽带,为人们探寻引力的本质和引力量子化开启一个新的窗口。在黑洞热力学蓬勃发展的过程中,若将宇宙常数取负值并作为热力学压强,在该扩展热力学中反德西特空间(AdS)的黑洞热力学所特有的热力学性质及丰富而稳定的相结构一直是该研究领域的热点。最近,为了帮助人们更好的探究黑洞热力学的性质,Johnson利用AdS/CFT对应提出全息黑洞热机的概念。他认为不同的黑洞均可以作为全息热机的工作物质,并在此基础上做了相关黑洞热机的工作,研究表明热机的性质取决于黑洞的热力学性质以及P-V相空间上热机循环路径的选择。另外,对于通常的黑洞热力学性质的讨论,人们往往关注电荷,角速度的影响,而对于加速的黑洞人们很少关注。事实上,对于描述慢加速黑洞的C-度规而言,其在刻画双黑洞的创生和5维黑环引力理论中有很重要的应用。本文主要探究AdS加速黑洞的热力学性质及其全息热机的效率。在第一章,我们简单介绍了黑洞、黑洞热力学以及全息黑洞的基本概念,第二章主要介绍了C-度规下AdS加速黑洞的热力学变量和黑洞参量之间的关系,以及在缓慢加速黑洞中宇宙弦张力不变、宇宙弦张力改变两种不同的情况下相应的热力学第一定律的具体表达式,并简单介绍了在宇宙弦张力改变时,加速不带电黑洞的临界行为。第三章我们探究了AdS加速黑洞作为工作物质的全息热机在标准圆循环下的效率,通过数值分析,我们发现宇宙弦张力、带电量、圆循环大小对AdS加速黑洞热机效率的影响:在无电荷的加速黑洞中,黑洞热机的效率随标准圆循环的大小和宇宙弦张力的增大而增大;对于带电加速黑洞,圆循环热机效率与宇宙弦张力、圆循环的大小和电荷成增递函数关系,但是受电荷的影响更大。最后,通过不同黑洞热机效率的比较表明,黑洞加速度的存在一定程度上可以提高相关全息热机效率,而电荷量对效率的影响更为明显,并且我们发现不管带电或者不带电情况,热机效率都受到一个已知的上限27r/(π+4)的限制。在第四章做了本论文的总结与对未来工作的展望。标准全息黑洞热机的提出使我们可以对比不同黑洞热机效率的影响因素,也加深了我们对黑洞热力学性质的理论探究。
【图文】：

热机循环

图１．１热机循环逡逑

有这些关系的精确形式取决于黑洞的热力学性质。我们可以从状态方程逡逑Ｊｌ逡逑■；逡逑图１．１热机循环逡逑也就是Ｐ邋＝邋（Ｖ，Ｔ）的函数开始，，并定义热机的循环路径，表示吸收热逡逑量，表示放出热量，如图（１．１）显示了热机一个循环的能量流的标准逡逑逻辑。由热力学第一定律，那么热机所做有用功为Ｗ邋＝逦效率就逡逑可写成逡逑＾逦Ｑｃ逦ｌｒ．Ｎ逡逑（Ｌ１０）逡逑黑洞热机的效率取决于状态方程（由黑洞的热力学性质决定）和在尸－逡逑ｙ相空间的闭合路径选择。对于一个卡诺循环由ｐ－ｙ相空间两个绝热过逡逑程和两个等温过程围成，温度为和７ｂ的两个等温过程Ｃｚｖ邋＞巧）有逡逑热量的吸收和放出，卡诺效率表示为％邋＝逦并且（通常假设我们做逡逑的循环足够慢，以达到准静态的状态）这些都是可逆的。这是任何热机在逡逑这些温度运行时所能达到的最大效率，任何更高的效率都会违背热力学逡逑第二定律。逡逑
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.8

【相似文献】