Figur 1 visar gränsen för maximering av entropin i ( α , ψ) plan för tre värden på den normaliserade skalfaktorn a . ψ representerar en typ av densitetsparameter för den effektiva mörka energin och α är en exponent för maktlagstermen H α . Den slutna cirkeln representerar resultatet från den finjusterade LCDM-modellen, dvs. ( α , ψ) =(0, 0,685). Tre gränser för värden på a =0,5, 1, och 4 visas, var a =1 motsvarar den aktuella tiden. Pilen vid varje gräns indikerar en region som uppfyller villkoren för maximering av entropin. Denna region sträcker sig gradvis nedåt när den normaliserade skalfaktorn ökar. Dock, regionen överstiger för närvarande inte α =2. Kredit:Kanazawa University
Universums expansion har sysselsatt astronomers och astrofysikers sinnen i decennier. Bland de kosmologiska modeller som har föreslagits under åren, Lambda-modeller för kall mörk materia (LCDM) är de enklaste modellerna som kan ge eleganta förklaringar av universums egenskaper, t.ex., den accelererade expansionen av det sena universum och strukturella formationer. Dock, LCDM-modellen lider av flera teoretiska svårigheter, som det kosmologiska konstantproblemet. För att lösa dessa svårigheter, alternativa termodynamiska scenarier har nyligen föreslagits som utökar konceptet med svarta håls termodynamik.
"Tidigare forskning tyder på att en viss typ av universum kommer att bete sig som ett vanligt makroskopiskt system. Universums expansion anses sannolikt vara relaterad till termodynamiken vid dess horisont, baserad på den holografiska principen, " förklarar studiens författare, Kanazawa Universitys Nobuyoshi Komatsu.
"Jag övervägde en kosmologisk modell med en term för maktlag, förutsatt tillämpning av den holografiska ekvipartitionslagen. Den makträttsliga termen är proportionell mot H α , var H är Hubble-parametern och α anses vara en fri parameter ( α kan vara relaterad till intrasslingen av kvantfälten nära horisonten)."
"Jag använde den föreslagna modellen för att studera de termodynamiska egenskaperna vid universums horisont, med fokus på utvecklingen av Bekenstein-Hawking-entropin. Jag fann att modellen uppfyller termodynamikens andra lag vid horisonten, säger docent Komatsu.
"Dessutom, Jag använde modellen för att undersöka de avslappningsliknande processer som inträffar före det sista stadiet av universums utveckling och på så sätt möjliggöra studier av maximeringen av entropin."
"Figur 1 visar gränserna för maximering av entropin i ( α , ψ) plan. Här, ψ representerar en typ av densitetsparameter för den effektiva mörka energin. Den övre sidan av varje gräns motsvarar den region som uppfyller villkoren för maximering av entropin. Till exempel, poängen för den finjusterade LCDM-modellen har visat sig uppfylla villkoren för maximering av entropin för närvarande. Dessutom, regionen nära denna punkt uppfyller också villkoren för maximering av entropin, både nu och i framtiden. Kosmologiska modeller i denna region kommer sannolikt att gynnas ur termodynamisk synvinkel, säger docent Komatsu.
Förutom de rapporterade resultaten av studien, förhoppningen är att den utvecklade modellen kommer att möjliggöra diskussion och analys av det breda utbudet av för närvarande tillgängliga kosmologiska modeller ur ett termodynamiskt perspektiv.
