Topological origin of horizon temperature via the Chern–Gauss–Bonnet theorem

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This paper establishes a connection between the Hawking temperature of spacetime horizons and global topological invariants, specifically the Euler characteristic of Wick-rotated Euclidean spacetimes. This is demonstrated for both de Sitter and Schwarzschild, where the compactification of the near-horizon geometry allows for a direct application of the Chern–Gauss–Bonnet theorem. For de Sitter, a simple argument connects the Gibbon–Hawking temperature of the Bunch–Davies state to the global thermal de Sitter temperature. This establishes that spacetime thermodynamics are a consequence of the geometrical structure of spacetime itself, therefore suggesting a deep connection between global topology and semi-classical analysis.

Авторлар туралы

J. Hughes

College of Engineering and Physical Sciences, Khalifa University

Email: jack.hughes.phys.14@gmail.com
Abu Dhabi, United Arab Emirates

F. Kusmartsev

College of Engineering and Physical Sciences, Khalifa University

Email: fedor.kusmartsev@ku.ac.ae
Abu Dhabi, United Arab Emirates

Әдебиет тізімі

  1. G.W. Gibbons and S.W. Hawking, Phys. Rev. D 15, 2752 (1977); URL https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.15.2752.
  2. G.W. Gibbons and S.W. Hawking, Phys. Rev. D 15, 2738 (1977).
  3. G.E. Volovik, Symmetry 16, 763 (2024); Preprint 2312.02292[gr-qc].
  4. G.E. Volovik, arXiv:2504.05763 [gr-qc]; Preprint 2504.05763[gr-qc] (2025).
  5. S. Carlip, Int. J. Mod. Phys. D 23, 1430023 (2014); Preprint 1410.1486[gr-qc].
  6. A. Almheiri, T. Hartman, J. Maldacena, E. Shaghoulian, and A. Tajdini, Rev. Mod. Phys. 93, 035002 (2021); URL https://arxiv.org/abs/2006.06872.
  7. D. Diakonov, arXiv:2504.01942 [hep-th]; Preprint 2504.01942[hep-th] (2025).
  8. B.S. Kay and R.M. Wald, Phys. Rep. 207, 49 (1991).
  9. R. Kubo, J. Phys. Soc. Jpn. 12, 570 (1957).
  10. P.C. Martin and J.S. Schwinger, Phys. Rev. 115, 1342 (1959).
  11. N.D. Birrell and P.C.W. Davies, Quantum fields in curved space, Cambridge Monographs on Mathematical Physics, Cambridge University Press, Cambridge, UK (1982); ISBN 978-0521278584.
  12. T. Padmanabhan, Rep. Prog. Phys. 73, 046901 (2010); Preprint 0911.5004.
  13. E.W. Mielke, Geometrodynamics of Gauge Fields: On the Geometry of Yang-Mills and Gravitational Gauge Theories, Mathematical Physics Studies, 2nd ed., Springer, Cham (2017); ISBN 978-3-319-29733-0.
  14. L.W. Tu, Differential Geometry: Connections, Curvature, and Characteristic Classes, Graduate Texts in Mathematics, Springer, Cham, Switzerland (2017), v. 275; ISBN 978-3-319-55082-4.
  15. J.C.M. Hughes and F.V. Kusmartsev, arXiv:2403.11527 [gr-qc]; Preprint 2403.11527[gr-qc] (2024).
  16. S.S. Chern, Ann. Math. 45, 747 (1944).
  17. S.S. Chern, Ann. Math. 46, 674 (1945).
  18. J.C.M. Hughes and F.V. Kusmartsev, arXiv:2505.05814 [gr-qc]; Preprint 2505.05814 (2025).
  19. G.E. Volovik, arXiv:2505.20194; Preprint 2505.20194 (2025).
  20. G.E. Volovik, JETP Lett. 90, 1 (2009); Preprint 0905.4639 [gr-qc].
  21. A. Hatcher, Algebraic Topology, Cambridge University Press, Cambridge (2001); ISBN 9780521795401.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».