基于视界热力学的黑洞稳定性

基于视界热力学，我们研究了在广义相对论和Gauss-Bonnet引力中构建的黑洞的热力学稳定性。在视界热力学框架中，仅有五个热力学变量 $E,P,V,T,S$。无需考虑可能对黑洞热力学系统的压力有贡献的具体物质场。在非真空情况下，我们可以导出状态方程 $P=P(V,T)$。根据常规热力学中稳定平衡的要求，我们从这些热力学变量出发计算定压热容和吉布斯自由能，并分析黑洞的局部和全局热力学稳定性。结果表明，$P>0$ 是广义相对论中黑洞热力学稳定的必要条件，然而广义相对论中的许多黑洞不能满足此条件。对于Gauss-Bonnet引力中的黑洞，负压力是可行的，但此时仅存在局部稳定的黑洞。