350vip浦京集团田雨教授与合作者在黑洞热力学研究方面取得新进展

肖勇

        近日，国科大350vip浦京集团田雨教授与河北大学肖勇副教授和兰州大学刘玉孝教授合作，在黑洞的拓展热力学方面取得重要研究进展。相关工作以“Extended black hole thermodynamics from extended Iyer-Wald formalism”为题发表在物理学顶级期刊Physical Review Letters上。

        黑洞热力学是当前量子引力研究的前沿课题，黑洞的熵和温度等特性揭示了时空和引力、量子力学、统计物理等基础物理领域之间的深刻联系。对于黑洞热力学的研究，激发了最近二三十年量子引力方面的很多突破性的新思想和新方法，包括全息原理、纠缠和量子时空等，极大增进了对于时空和引力本质的认识。

        近年来，黑洞热力学最重要的发展之一是拓展的黑洞热力学(extended black hole thermodynamics)，其将引力作用量中的宇宙学常数和其它耦合参数也作为额外的热力学变量；这种拓展热力学形式具有丰富的物理内涵和应用。然而，在早期文献中，拓展的热力学第一定律总是被作为先验的假设使用，然后再在此基础上导出热力学体积等共轭量。于是，随之而来的问题是：拓展热力学是一种人为的设定，还是植根于引力理论本身？是否存在一个基本的理论框架，能自然地导出拓展的黑洞热力学？

        田雨教授与合作者的研究解决了这个长期存在且受到广泛关注的问题。研究发现，对Iyer-Wald形式化方法进行适当的拓展，就可以自然地导出拓展的黑洞热力学。该研究不仅揭示了拓展黑洞热力学的底层理论结构，还进一步提供了一种新颖和系统的方法来计算拓展黑洞热力学中耦合参数的共轭热力学量。

        Physical Review Letters（物理评论快报，简称PRL）是美国物理学会主办的物理学顶级学术期刊，主要发表原创性强、极为重要的物理研究成果。

        该工作得到了河北省自然科学基金和国家自然科学基金的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.021401