宇宙學(xué)的熱力學(xué)分析-廣義熱力學(xué)第二定理及相互作用暗能量模型.pdf

1、天文觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,我們的宇宙在今天處于加速膨脹階段。在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)框架下,有人引入了暗能量的概念來(lái)解釋宇宙的加速膨脹現(xiàn)象。但是我們對(duì)這種所謂的暗能量,除了知道它具有負(fù)壓強(qiáng)外,知之甚少。我們知道黑洞動(dòng)力學(xué)定理與熱力學(xué)定理可以進(jìn)行類比,因此也有人將黑洞動(dòng)力學(xué)稱為黑洞熱力學(xué)。受黑洞熱力學(xué)的啟發(fā),前人就各種引力理論條件下引力與熱力學(xué)的關(guān)系做了很多研究[5]。而在宇宙學(xué)的框架下,有研究表明,在標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(xué)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(xué)的方法來(lái)探索宇宙的性質(zhì),因?yàn)閺臒崃W(xué)這一角度來(lái)研究引力問(wèn)題會(huì)顯得相對(duì)容易一些。本文的工作就是在熱力學(xué)第二定理的基礎(chǔ)上對(duì)不同的寧宙學(xué)模型進(jìn)行研究。本文結(jié)構(gòu)如下:
　　 第一章是背景介紹,它包括兩部分:暗物質(zhì)與暗能量的相互作用和熱力學(xué)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(xué)第二定理。結(jié)果表明:在加速膨脹宇宙中,只有在表觀視界包絡(luò)的體系中,廣義熱力學(xué)第二定理才成立,而在事件視界包絡(luò)的體系中,廣義熱力學(xué)第二定理不成立。這也從熱力學(xué)的角度說(shuō)明宇宙的事件視界并非一個(gè)好的物理邊界。
　　 在第三章,我們討論了暗物質(zhì)與暗能量之間的相互作用,其中用到了非平衡過(guò)程的廣義熱力學(xué)第二定理。結(jié)果表明,暗物質(zhì)與暗能量之間的相互作用是不可忽略的,且今天暗物質(zhì)的溫度與其他文獻(xiàn)中得到的溫暗物質(zhì)的溫度大小相