宇宙學的熱力學分析-廣義熱力學第二定理及相互作用暗能量模型.pdf

1、天文觀測數(shù)據(jù)表明,我們的宇宙在今天處于加速膨脹階段。在標準宇宙學框架下,有人引入了暗能量的概念來解釋宇宙的加速膨脹現(xiàn)象。但是我們對這種所謂的暗能量,除了知道它具有負壓強外,知之甚少。我們知道黑洞動力學定理與熱力學定理可以進行類比,因此也有人將黑洞動力學稱為黑洞熱力學。受黑洞熱力學的啟發(fā),前人就各種引力理論條件下引力與熱力學的關系做了很多研究[5]。而在宇宙學的框架下,有研究表明,在標準模型下的Friedmann方程的微分形式在表觀視界上

2、可以寫成熱力學第一定理的形式[6]。而這種聯(lián)系自然而然地就讓人想到,如果熱力學詮釋引力的方法具有一般性(而非只有第一定理成立).那么我們就可以用熱力學的方法來探索宇宙的性質,因為從熱力學這一角度來研究引力問題會顯得相對容易一些。本文的工作就是在熱力學第二定理的基礎上對不同的寧宙學模型進行研究。本文結構如下:
　　 第一章是背景介紹,它包括兩部分:暗物質與暗能量的相互作用和熱力學第二定理。
　　 在第二章,我們研究了在加速

3、膨脹宇宙中的廣義熱力學第二定理。結果表明:在加速膨脹宇宙中,只有在表觀視界包絡的體系中,廣義熱力學第二定理才成立,而在事件視界包絡的體系中,廣義熱力學第二定理不成立。這也從熱力學的角度說明宇宙的事件視界并非一個好的物理邊界。
　　 在第三章,我們討論了暗物質與暗能量之間的相互作用,其中用到了非平衡過程的廣義熱力學第二定理。結果表明,暗物質與暗能量之間的相互作用是不可忽略的,且今天暗物質的溫度與其他文獻中得到的溫暗物質的溫度大小相