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黑洞在广义自由能景观上的通越时间

广义相对论与量子宇宙学 2024-09-06 v2

摘要

最近,黑洞相位转换的热力学与动力学受到广泛关注,尤其是将黑洞半径作为广义自由能景观中的序参数而引起注意。在此框架下,自由能的局部极小值和极大值分别对应于稳定状态和不稳定状态,而其他状态则代表波动的黑洞。热力学涨落使得这些稳定状态之间的转换成为可能,这种随机动力学行为可通过概率性Fokker-Planck方程有效描述。通越时间被定义为状态之间(或跳转)所需的时间,是相位转换动力学中的关键物理量,因有助于刻画切换动力学。本文采用谐波过渡态近似,考察了Hawking-Page相位转换和Reissner-Nordstr"om-Anti-de Sitter (RNAdS)黑洞相位转换。我们对实际转换事件的通越时间及其概率分布进行解析量化,揭示了平均通越时间与经典平均第一次通越时间(MFPT)前因数之间的关系。随着平均通越时间减小,概率分布趋于狭窄,表明通越时间的波动减小。这些现象与广义自由能景观的拓扑结构、自由能在稳定与不稳定状态的曲率以及能垒高度相关。我们得出结论,在黑洞相位转换中,通越时间作为特征时间尺度,反映了状态间实际跳转时间或到过渡态的时间;其与前因数的关系有助于更精确地量化MFPT。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.17104,
  title  = {Transit time of black holes on generalized free energy landscape},
  author = {Tianqi Yue and Jin Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.17104},
  year   = {2024}
}