Η αναλογία μεταξύ των νόμων της μηχανικής της μελανής οπής και των νόμων της θερμοδυναμικής οδήγησε τους Bekenstein και Hawking να υποστηρίξουν ότι οι μελανές οπές θα πρέπει να θεωρηθούν ως πραγματικά θερμοδυναμικά συστήματα, τα οποία χαρακτηρίζονται από εντροπία και θερμοκρασία. Πιο συγκεκριμένα, ο Bekenstein υποστήριξε ότι η εντροπία μίας μελανής οπής ισούται με S=(k_BAc^3)/(4G\hbar), όπου A είναι το εμβαδό της επιφάνειας του ορίζοντά της, ενώ ο Hawking ότι η θερμοκρασία μιας μελανής οπής είναι T=(\hbar\grk)/(2\pi ck_B), όπου κ είναι η επιφανειακή της βαρύτητα.
Η αντιστοιχία μεταξύ των νόμων της μηχανικής της μελανής οπής και αυτών της θερμοδυναμικής υποδηλώνει την ύπαρξη μιας βαθύτερης σχέσης μεταξύ της θερμοδυναμικής και της βαρύτητας. Η προοπτική αυτή παρακίνησε τη διατύπωση αρκετών ιδεών που υποστηρίζουν ότι συνολικά η βαρύτητα μπορεί να ερμηνευθεί ως ένα θερμοδυναμικό φαινόμενο. Η πρωτότυπη ιδέα ανήκει στον Jacobson, ο οποίος αντέστρεψε τη λογική και έδειξε ότι η εξίσωση του Einstein μπορεί να θεωρηθεί ως μία καταστατική εξίσωση. Αργότερα, σε μία σειρά δημοσιεύσεων, ο Padmanabhan έδειξε ότι σε ορισμένες περιπτώσεις οι εξισώσεις της βαρύτητας μπορούν να ερμηνευθούν με όρους της θερμοδυναμικής ή ακόμη και να εξαχθούν από τη θερμοδυναμική του χωροχρόνου. Πιο πρόσφατα, ο Verlinde υπόστηριξε ότι η βαρύτητα είναι μία εντροπική δύναμη. Τα παραπάνω επιχειρήματα αποτελούν συνιστώσες της ευρύτερης απόψης που διατυπώθηκε αρχικά από τον Sakharov και υποστηρίζει ότι η βαρύτητα δεν είναι μία θεμελιώδη δύναμη, αλλά αντίθετα μία αναδυόμενη (emergent) δύναμη, η οποία προκύπτει ως το όριο κάποιας υποκείμενης μικροσκοπικής άγνωστης προς το παρόν θεωρίας, υπό την ίδια έννοια που η υδροδυναμική ή η θεωρία της ελαστικότητας αναδύονται από τη μοριακή φυσική.
Στην παρούσα εργασία μελετάμε τα επιχειρήματα των Jacobson, Padmanabhan και Verlinde που υποστηρίζουν την ερμηνεία της βαρύτητας ως μια θερμοδυναμική θεωρία. / The analogy between the laws of black hole mechanics and the laws of thermodynamics
led Bekenstein and Hawking to argue that black holes should be
considered as real thermodynamic systems that are characterised by entropy and
temperature. In particular, Bekenstein argued that the entropy of a black hole
is S = (k_BAc^3)=(4G\hbar), where A is the area of its horizon. In addition, Hawking
showed that the temperature of a black hole is T = (\hbar κ)=(2πck_B), where κ is its
surface gravity.
Black hole thermodynamics shows a deeper connection between thermodynamics
and gravity. This perspective motivated several ideas that suggest an
interpretation of gravity as a thermodynamic phenomenon. The original idea is
due to Jacobson. He first inverted the reasoning and showed that the Einstein's
equation can be viewed as an equation of state. Later, Padmanabhan showed
that the gravitational equations can be interpreted in terms of thermodynamics.
He also showed that one can derive the gravitational equations from the thermodynamics
of spacetime. More recently, Verlinde argued that gravity is an entropic
force. The above arguments are components of the broader view, first formulated
by Sakharov, that gravity is not a fundamental force, but an emergent one. It
arises in the limit of some underlying--- yet unknown--- microscopic theory, in
the same sense that hydrodynamics or elasticity emerge from molecular physics.
In this thesis, we examine the arguments of Jacobson, Padmanabhan and
Verlinde that suggest an interpretation of gravity as a thermodynamic theory.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/7647 |
| Date | 27 May 2014 |
| Creators | Μούστος, Δημήτριος |
| Contributors | Αναστόπουλος, Χάρης, Moustos, Demetrios, Τερζής, Ανδρέας, Σουρλάς, Δημήτριος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0026 seconds