Kerr黑洞熵的拓扑结构及其拓扑相变理论

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本论文利用拓扑流方法和黑洞熵与Euler示性数的关系,研究了Kerr黑洞熵的内部拓扑结构及其相变理论。从Gauss-Bonnet-Chern定理出发,我们引入了黑洞熵密度的概念,进而利用φ-映射方法和拓扑流理论,证明了Kerr黑洞熵的拓扑结构是由时空Killing矢量场的零点决定的。通过计算Killing矢量场在零点处的Hopf指数和Brouwer度,分别得到了非极端Kerr黑洞的Euler示性数χ=2和熵S=A/4,以及极端Kerr黑洞的Euler示性数χ=0和熵S=0。我们还研究了,随着Kerr黑洞的质量与比角动量比值的变化,黑洞Cauchy视界上的零点会和事件视界上的零点重合,从而使Kerr黑洞的Euler示性数和熵发生不连续变化,导致Kerr黑洞发生一级相变。但是由于在极端条件下的温度为零,没有与一级相变对应的相变潜热。这说明我们不可能通过相变潜热来观察一级相变或极端Kerr黑洞与非极端Kerr黑洞的转化。
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