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自从爱因斯坦方程的第一个精确解发现以来,黑洞性质的研究成为引力物理的重要部分。黑洞力学定律深深联系起了经典广义相对论,量子物理和统计力学,这真是令人惊奇。过去三十年来,黑洞在量子引力,数学物理,数值广义相对论和引力波物理学中扮演着重要角色。然而,用来讨论这些问题的数学模型一黑洞的边界,却有着相当大的差异。而且黑洞的经典定义以经不能满足实际研究的需要。近些年来,Ashtekar等人引入了一种准局域的框架去统一分析黑洞不同方面的性质。与事件视界相比,这种框架不需要知道时空整体的性质,只涉及一些局部的条件,因此更加符合许多实际的物理过程。在这个框架中,处于平衡的黑洞用孤立视界来描述,这种模式导致了黑洞物理一些成果的重大推广。
本文主要分为三个部分。第一部分介绍建立在传统事件视界基础上的黑洞热力学定律,以及事件视界在研究一些问题上的局限。接着介绍Ashtekar等人提出的孤立视界的定义,相关性质以及能够方便描述孤立视界的类Bondi坐标。第二部分仿照Damour研究Kerr黑洞的做法,用类似于电动力学中的镜像法,把流入黑洞的电荷与电流等效于视界上的面电荷与面电流,来保证视界外部的四流密度守恒。我们用这个方法研究孤立视界的电学性质,得出孤立视界的欧姆定律和焦耳定律。第三部分讨论孤立视界附近的一些性质,我们发现类Bondi坐标的时间在一阶近似下是Killing的,也是正则的,因此()在一阶近似下是物理上有意义的观者。根据这个结论我们在孤立视界附近计算出结合能,并且构造卡诺循环来进一步说明孤立视界的热力学性质。