引力彩虹时空中Kerr黑洞的熵谱和面积谱

利用黑洞的绝热不变性,研究了引力彩虹时空中Kerr黑洞的熵谱和面积谱.首先,在引力彩虹时空背景下,计算了Kerr黑洞的绝热不变作用量,并将其与玻尔-索末菲量子化条件相结合,给出了黑洞的熵谱.得到的熵谱没有引力彩虹时空本身具有的粒子能量依赖性,且是与经典Kerr黑洞中原始贝肯斯坦熵谱相同的等间距熵谱.然后,根据黑洞热力学第一定律和黑洞熵谱,给出了与原始贝肯斯坦谱不同的面积谱.该面积谱是非等间距的,而且有对黑洞面积的依赖性,但不依赖于探测粒子的能量.面积谱表明,随着黑洞面积的减少,面积间隔逐步变小;当黑洞达到普朗克尺度时,面积量子可降为零.这表示黑洞面积不再减少,黑洞出现辐射剩余.而在忽略色散关系的修正效应或在大黑洞极限下,面积谱的修正项可以忽略,引力彩虹Kerr黑洞面积谱可以回归到原始贝肯斯坦谱.此外,对引力彩虹时空Kerr黑洞的熵进行了讨论,得到了带有面积倒数修正项的黑洞熵,分析了黑洞熵的量子修正与面积谱量子修正的一致性.     

静态球对称黑洞热力学与爱因斯坦场方程

建立在广义相对论基础上的黑洞理论与热力学定律之间有着深刻的内在联系.具体考虑球对称黑洞,研究表明通过史瓦西黑洞和Reissner-Nordstrom黑洞在其视界附近的爱因斯坦场方程可以直接得到对应的黑洞热力学第一定律.这揭示了爱因斯坦引力场方程与黑洞热力学的关系,表明了在广义相对论理论框架下黑洞热力学规律的必然性.     

Kiselev黑洞的热力学性质和物质吸积特性

本文考虑带有黑洞视界和宇宙视界的Kiselev时空.研究以黑洞视界和宇宙视界为边界的系统的热力学性质.统一地给出了两个系统的热力学第一定律;在黑洞视界半径远小于宇宙视界半径的情况下,近似地计算了通过宇宙视界和黑洞视界的热能.然后,探讨Kiselev时空的物质吸积特性.在吸积能量密度正比于背景能量密度的条件下给出黑洞的吸积率,讨论了黑洞吸积率与暗能量态方程参数的关系.     

环面黑洞的热力学函数

本文把宇宙学常数看成与压强相当的动力学变量,研究了环面黑洞的热力学函数.计算得到环面黑洞的状态方程,环面黑洞的Smarr关系.然后通过计算其欧氏作用量得到了吉布斯函数,并进一步求得环面黑洞的自由能、内能和热力学焓,以及环面黑洞的定压热容和定容热容.结果表明:环面黑洞没有范德瓦耳斯型的相变.环面黑洞的定压热容大于零,定容热容等于零,故是一个稳定的热力学系统.     

Reissner-Nordstrom黑洞中带电粒子由隧穿导致的Hawking辐射的进一步讨论

以Reissner-Nordstrom黑洞(R-N黑洞)为例，从黑洞热力学定律出发，对R-N黑洞中的带电粒子的量子隧穿效应进行了重新分析.将作用量的虚部重写成黑洞热力学定律的形式后，发现在Parikh工作框架下的量子隧穿效应与黑洞热力学的第一、第二定律有潜在的联系；而且，如果认为量子隧穿过程为可逆过程，则量子隧穿效应中的结果与黑洞热力学第一、第二定律是一致的.换而言之，Parikh的结论只对可逆过程成立. 关键词： Reissner-Nordstrom黑洞 黑洞热力学定律 隧穿 可逆过程     

如何在两个黑洞间建造热机：从2023年CPhO决赛题说起

2023年全国中学生物理竞赛决赛理论第五题涉及黑洞热力学.本文在介绍黑洞热力学基本背景的基础上,结合笔者的研究经验,分析黑洞间热力学循环的特征,最后概述与此相关的有限系统热力学与统计物理领域的部分前沿问题的研究进展.     

声学黑洞简介

介绍了一种引力黑洞的类比模型———声黑洞.从几何声学和物理声学两方面对其类比原理进行了分析,介绍了声黑洞的定义及其结构参数.回顾了在声黑洞的研究历程中所取得的重要进展,分析指出声黑洞的研究目前存在的理论和实验上的困难,并对未来的研究进行了展望.     

满足热力学第三定律的修正的黑洞的熵公式

认为黑洞的熵正比于视界面积的熵公式S=A/4不能满足热力学第三定律,提出了新的熵公式,它既能满足热力学第三定律,又能推出黑洞的温度的表达式. 关键词： 黑洞 熵 热力学第三定律     

Kerr解的新形式及其隧穿辐射

Parikh最近将黑洞辐射视为半经典的隧穿过程,在考虑了自引力相互作用后,得出静态球对称Schwarzschild和Reissner-Nordstrm黑洞的辐射谱不是纯热谱.采用Doran给出的Kerr黑洞解的新形式,将Parikh的工作推广到Kerr黑洞,研究转动黑洞的隧穿辐射,得到了修正的辐射谱,它与黑洞的Bekenstein-Hawking熵变有关,不是纯热谱,但满足量子力学中的幺正性原理. 关键词： Kerr黑洞 隧穿辐射 自引力修正 Bekenstein-Hawking熵     

用圈量子引力解除Schwarichild-de Sitter黑洞的时空奇点

通过引入圈量子引力中holonomy基本变量的类比变量和采用相应的量子化方法,对Schwarichild-de Sitter黑洞中心附近的引力场进行量子化.分析和计算了黑洞中心附近的1r和曲率标量的谱分布,得到了它们均存在有限上界的结果.通过求解经典时空奇点r=0附近的量子哈密顿约束方程,给出了黑洞波函数在黑洞中心附近的时间演化行为,得到了该波函数可以通过经典奇点进行量子演化的结果.     

用热力学方法研究荷电黑洞的反作用

应用近几年来我国学者提出的热力学方法，研究了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ－Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍ黑洞的反作用，成功地得到了考虑反作用后，ＲＮＢＨ的能量、熵的表达式。     

非对易时空下Gibbons-Maeda dilaton黑洞和Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞的热力学性质

以Gibbons-Maeda dilaton黑洞和Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞为例，研究空间的非对易性对黑洞热力学性质的影响.通过对比对易时空中Gibbons-Maeda dilaton黑洞和非对易时空中Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞的温度，得出如下结论：从对黑洞热力学性质产生影响这一角度来说，时空的非对易性和黑洞的荷(电荷或磁荷)有相似的作用.     

Reissner-Nordstr?m de Sitte 黑洞的引力似正模

利用P?shl-Teller势近似方法,本文研究了径向和角向引力扰动引起的Reissner-Nordstr?m de Sitte 黑洞的似正模。研究表明,当宇宙常数增加时似正模虚部的强度变小,但它却随电荷、谐波数或轨道角动量增加而增加。当电荷固定而宇宙常数改变时,似正模的虚部与实部几乎成线性关系。研究还发现径向和角向引力扰动引起的似正模是一致的,这证实似正模只依赖于黑洞的参量而与初始扰动无关。     

时间之箭知几许?

 四、黑洞的时间之箭1972年,著名物理学家惠勒(J．A．Wheeler)和他的研究生贝肯斯坦(J．D．Bekenstein,现任以色列纳吉夫大学教授)一起,提出一个关于黑洞的关键性见解,即当星体发生引力坍缩形成黑洞或外物落入已经形成的黑洞时,星体物质或外物部将毫无例外.     

对Reissner-Nordstr?m-anti-de Sitter黑洞Hawking隧穿辐射的研究

在考虑粒子间的自引力相互作用后, 首先采用Parikh-Wilczek的半经典隧穿方法对带电粒子与不带电粒子在Reissner-Nordstrm-anti-de Sitter黑洞视界处的隧穿辐射特征进行了研究. 其次, 推广复路径方法对该黑洞的辐射谱进行研究. 两种方法所得的结果都支持Parikh-Wilczek的观点, 即黑洞的隧穿率Bekenstein-Hawking熵变有关, 真实的辐射谱不是纯热谱. 关键词： 带电黑洞 隧穿率 自引力修正 复路径法     

你相信有黑洞吗——从理论探讨和个别观测事例质疑黑洞的存在

“黑洞（Black Hole）”这个名词是美国物理学家John Wheeler在1968年发表的一篇文章中提出来的．他不愿意用“引力坍缩物体（Gravity Collapsed Objects）”这样的名词，希望创造一个较简洁、概括性好的词汇，他认为“黑洞”一词响亮、有号召力．     

反德西特黑洞的相变及其微观结构

正自从广义相对论建立之后,黑洞一直是理论物理研究和天文观测的焦点。从经典的角度来看,黑洞的引力之强,使得没有什么粒子,甚至光子,能够逃离它。然而在考虑了弯曲时空中的量子场论后,先驱Hawking和Bekenstein等人指出黑洞系统具有温度和熵,于是黑洞这一强引力系统便被映射到了一个热力学系统。随后,黑洞系统的四大热力学定律也被建立起来了。另一方面,黑洞的温度和熵都依赖于万有引力常数和普朗克常数,这一性质说明黑洞的热力学与     

黑洞趣闻

 在前一篇文章中我们曾指出,星球的大小越接近引力半径,时钟走得越慢.这就是说从一个远离黑洞的观察者看来,黑洞附近强引力场中任何过程的进程都变慢了.     

广义不确定关系与黑洞附近的热力学量

利用广义不确定关系修正的态密度计算了一般球对称静态黑洞附近无质量共形不变标量场、中微子场、电磁场、无质量Rarita-Schwinger场和引力场的热力学量.结果表明，黑洞附近的热力学量不仅依赖于黑洞的特征，还依赖于粒子的自旋和最小距离的尺度. 关键词： 广义不确定关系 一般球对称静态黑洞 热力学量     

黑洞温度的奇异特性—量子温度

从经典理论看来，黑洞温度只能是绝对零度．只有考虑了黑洞的量子效应之后，黑洞才具有以视界引力加速度所标志的确定温度值．本文讨论了黑洞温度的这一奇异特性．