广义不确定原理下黑洞热力学问题的相关研究

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黑洞热力学诞生初期,贝肯斯坦和霍金首次将广义相对论与热力学相结合,用来探索黑洞的热力学性质。贝肯斯坦在霍金黑洞面积定理的基础上,证明了黑洞存在熵这种热力学性质。以半经典量子场理论为基准,霍金又指出黑洞不仅会吸收物质,还可以发出热辐射,这就是著名的霍金辐射。霍金辐射理论有效地证明了黑洞存在温度的概念,黑洞热力学四定律也就依次建立了起来,这为研究黑洞热力学奠定了基础。但是,由于半经典的量子隧穿辐射仍存在一些问题,我们需要将广义不确定原理(Generalized uncertainty principle,GUP)引入经典的霍金辐射理论,讨论GUP对黑洞热力学的修正。本文利用线性的扩展广义不确定原理(LEGUP)研究了Schwarzschild黑洞和Reissner-Nordstr(?)m(RN)黑洞的热力学性质,并且利用新型扩展不确定原理(NEUP)研究了Banados-Teitelboim-Zanelli(BTZ)黑洞的热力学。首先,通过建立LEGUP的理论框架,计算了史瓦西黑洞的最低温度和修正的质量温度函数。进一步,得到了Schwarzschild黑洞的热容函数。然后,我们还讨论了黑洞熵的修正,这运用到了被黑洞吸收的粒子的启发式分析。此外,比较了LEGUP黑洞与EGUP黑洞的热力学性质以及通常形式的黑洞的热力学性质。之后,我们还推导了经过LEGUP修正的RN黑洞的温度函数、热容函数和熵函数。最后,我们利用NEUP研究了BTZ黑洞在(A)d S时空下的温度、熵、热力学体积、吉布斯自由能、压强和热容。并且我们对这些热力学量在Ad S时空和d S时空上进行分析,取不同的参数值进行比较,分别阐述了在NEUP下,BTZ黑洞热力学性质的修正情况。
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