黑洞图像作为热力学演化的探针

我们以 Reissner-Nordström-AdS 黑洞为例，研究了黑洞图像（阴影和吸积盘图像）如何在不同系综中编码热力学演化信息。通过解析处理和数值验证，我们证明这些图像不仅编码了相变信息，还编码了系综信息，包括等温系综中额外的温度信息。相变信息表现为图像尺寸的突然增大，我们证明这在等压和等温系综中均会发生。系综和温度信息源于等压与等温演化之间的一个根本差异：沿等压线，图像尺寸随视界半径单调变化，而沿等温线则表现出非单调行为。这一对比可作为区分等压与等温演化的诊断工具。在等温系综中，非单调行为引入了一个极值半径，其与相变处小黑洞和大黑洞半径的相对排序存在三种逻辑可能性。我们的分析表明，这些可能性中只有两种在物理上得以实现，并由一个临界约化温度分隔。此外，由此产生的两个温度区间内的图像演化表现出定性差异，证明黑洞图像确实编码了温度信息。这些结果不仅丰富了探测黑洞热力学性质的观测途径，还引入了一种新范式。该范式将相变与非单调演化结合起来研究，为探索其他黑洞系统中的热力学印记提供了一个有用的框架。