宇宙空间的涌现及其与热力学原理的联系

近期关于引力与热力学联系的研究表明，引力可能是一种涌现现象。循此，Padmanabhan 提出一个新观点：宇宙膨胀可解释为随宇宙时间推进而涌现空间。在此方案中，宇宙膨胀由所谓的涌现定律描述，该定律指出宇宙膨胀由以哈勃半径所围区域内体自由度与表面自由度数目之差驱动。该原理正确再现了 Friedmann 宇宙的标准演化。我们建立了在概念上不同于传统宇宙学范式的涌现定律与热力学中其他既成结果之间的联系。已证明涌现定律可由统一热力学第一定律导出，后者可视为该定律的支柱。然而，涌现定律的结构比仅由热力学第一定律所暗示的更为丰富。它进一步解释了宇宙向最大视界熵状态的演化。由此可认为，热力学第一定律加上视界熵最大化所施加的附加约束，共同导致了涌现定律。在本文中，我们首先简要回顾 Padmanabhan 的提议，然后研究其在爱因斯坦引力、Gauss-Bonnet 及更一般的 Lovelock 引力理论中视界热力学的联系。