符号切换暗能量模型的热力学

我们在平坦 FLRW 宇宙学中对三种符号切换暗能量模型进行了全面的热力学分析：渐变暗能量（gDE）、符号切换宇宙学常数（$\Lambda_s$）和平滑符号切换宇宙学常数（$\Lambda_t$）。我们以广义第二定律（GSL）作为基本评估标准，系统地推导了关键宇宙学热力学量——视界温度、视界熵、内部熵、总熵及其一阶和二阶导数。我们首先确认了 $\Lambda$CDM 模型符合 GSL，从而建立了比较的基准。我们发现，尽管 $\Lambda_s$ 和 $\Lambda_t$ 具有非常规的从负到正的能量密度转变，但它们在热力学上仍然是一致的。相比之下，gDE 表现出显著问题：其状态方程的发散导致视界温度和熵导数趋于无穷大；且渐近地，视界温度发散而熵趋于零，导致熵减少并违反 GSL。我们强调了一个关键洞见：暗能量状态方程参数与其能量密度的乘积（$w_x \Omega_x$）出现发散的模型，在标准宇宙学中不可避免地会产生热力学不一致。这种热力学方法为评估宇宙学模型的物理可行性提供了与观测约束互补的判据。