宇宙学中体粘性的起源及其热力学意义
4/5/2025
astro-ph.CO - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
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宇宙学中体粘性的起源及其热力学意义
Tanmoy Paul
物理系,维斯瓦-巴拉蒂大学,桑蒂尼盖登 731235,印度
摘要
目前的工作目的有两个方面:(1)我们提出了宇宙学背景下体粘性起源的新机制,然后,(2)我们基于视界热力学讨论了粘性宇宙学的热力学意义。特别地,我们展示了宇宙共动膨胀的速度梯度(沿着从共动观测者测量的距离)反过来导致了视界内流体的粘性压力。这指出了宇宙宇宙演化过程中流体体粘性的重要性,因为共动膨胀本身就产生了粘性。因此,粘性宇宙学的热力学解释本身就变得很重要。在这方面,结果表明,具有体粘性的宇宙的宇宙演化自然满足视界热力学的第一和第二定律,而无需施加任何奇异条件,并且对于粘性系数的一般形式也是如此。这反过来证实了粘性宇宙学的热力学对应关系。
研究背景
领域
本研究聚焦于宇宙学领域,特别是体粘性(bulk viscosity)的起源及其在宇宙演化中的热力学意义。
问题陈述
当前宇宙学研究缺乏对膨胀宇宙中体粘性起源的合理解释机制,并且需要验证包含体粘性的宇宙演化是否自然满足视界热力学定律。
理论基础
研究建立在引力与热力学(如黑洞热力学、宇宙视界热力学)的联系以及先前关于粘性宇宙学效应(如在暗能量、暴胀模型中)的研究基础之上。
研究目标或问题
本研究旨在提出宇宙学中体粘性起源的新机制,并探讨粘性宇宙学背景下视界热力学定律(第一和第二定律)的自然满足性。
假设
宇宙的共动膨胀自身产生的速度梯度是体粘性的来源,并且包含这种粘性的宇宙演化自然满足视界热力学定律。
研究意义
该研究的重要性在于为宇宙学中的体粘性提供物理起源解释,并确认粘性宇宙学的热力学自洽性,强调其在理解宇宙(可能更不可逆的)演化中的重要作用。