黑洞热力学.docx

黑洞热力学黑洞热力学，又称作黑洞力学，是发展于1970年代将热力学的基本定律应用到广义相对论领域中黑洞研究而产生的理论。虽然至今人们还不能清晰地理解阐述这一理论，黑洞热力学的存在强烈地暗示了广义相对论、热力学和量子理论彼此之间深刻而基础的联系Q尽管它看上去只是从热力学的最基本原理出发，通过经典和半经典理论描述了热力学定律制约下的黑洞的行为，但它的意义远超出了经典热力学与黑洞的类比这一范畴，而将强引力场中量子现象的本性包含其中。黑洞热力学主要包含以下定律：第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同），则它们彼此也必定处于热平衡。第一定律：自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化或传递的过程中能量的总量保持不变。第二定律：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。第三定律：绝对零度不可能达到。这里面，热力学第零定律相当于给出了温度的定义Q也就是说，处于热平衡状态的两个系统，得有一个相等的物理量来描述。那么这个物理量是什么呢？显然不是体积、压强之类的。那么就定义一个新的物理量一一温度，即处于热平衡状态的两个系统，其温度相同。而第一定律显然就是能量守恒定律。第二定律则给出了物理系统的自发过程的方向。这里我们介绍一个很抽象但是又无处不在的的物理量叫“病”，即描述系统混乱程度的物理量Q自然界中自发进行的过程都是向熠增加的方向进行的，举个简单的例子，如果你总是不收拾屋子，那么你的房间就会一天天地越来越混乱，但是如果你对房间进行整理，那么这就不是自发过程了。换句话说，人往高处走，是非自发过程，这时候嫡有可能会增加；而水往低处流则是自发过程，即病减少的过程。炳，相当于一个给出时间箭头的物理量。第三定律则告诉我们，不能通过有限次步骤达到绝对零度。在高中或者大学物理的课程中，第三定律由于不是考试重点所以大家似乎也对它没什么印象，不过接下来我们会看到，第三定律的意义似乎很不一般。