量子热力学：黑洞可能不是我们想象的那样

最近的一项研究强调了黑洞的动态本质，并将类似的热力学特征扩展到极其紧凑的物体，促进了我们对它们在量子引力场景中的行为的理解。

发表在《物理快报B》上的一篇题为“量子力学辐射黑洞热力学的普遍性”的论文强调了将黑洞视为动力系统的重要性，在辐射发射期间其几何形状的变化对于准确描述其热力学行为至关重要。

连接黑洞和极其致密的物体

该研究还表明，无论视界状态如何，极致密物体（ECO）与黑洞共享这些热力学特性。这项研究的意义在于它对解决黑洞信息悖论的持续努力做出了贡献，为量子引力背景下的黑洞热力学提供了更细致的理解。

来自量子物理学和相对论的见解

这项研究由纽约州立大学保利分校数学与物理系客座教授Christian Corda博士和Carlo Cafaro博士（纽约州立大学保利分校数学与物理系兼职教授、奥尔巴尼大学纳米科学与工程系副教授）共同开展，利用了量子物理学、统计力学和广义相对论的元素。

当代理论物理学中最重要的问题之一是理解什么是黑洞（BH）。人们相信，经典广义相对论意味着黑洞是一个有视界的物体，即一个极限表面，超过这个极限表面，任何事件都无法影响外部观察者，它的核心有一个奇点，即在这个点上，无限的存在意味着物理定律失效。

另一方面，最近的方法，无论是经典的还是量子的，都表明我们所说的黑洞可能是一个既没有视界也没有奇点的物体。这种类型的天体也被称为极致密物体（ECO），以区别于“传统”的黑洞概念。

如果，一方面，这种方法解决了一些重要的问题，比如奇点的移除和随之而来的物理定律的恢复，另一方面，它又产生了另一个问题：我们如何处理过去50多年来发展起来的所有黑洞热力学，从已故的贝肯斯坦和霍金的开创性和著名作品开始，并基于大量的研究论文？

黑洞热力学的普遍性

2023年，Samir Mathur和Madhur Mehta为这个问题给出了一个重要的答案，他们在引力研究基金会的论文竞赛中获得了三等奖，证明了黑洞热力学的普遍性。

具体来说，他们证明了任何ECO都必须具有相同的黑洞热力学性质，而不管ECO是否具有事件视界。

结果是显著的，但它是在近似下得到的，根据近似，黑洞发射光谱具有精确的热特性。事实上，基于能量守恒和黑洞反作用的有力论据表明，霍金辐射的光谱不可能完全是热的。

在他们的工作中。Corda和Cafaro利用黑洞动力学的概念，将Mathur和Mehta的结果扩展到辐射光谱不完全是热的情况。

黑洞动态状态和有效温度

通过引入有效温度，得到了BH的动态状态。这与其他几个科学领域类似，在这些领域中，通常通过引入有效温度来考虑发射体热谱的偏差，该有效温度表示发射与非热源辐射量相同的黑体的温度。

在黑洞的情况下，有效温度的引入允许引入其他有效量，这些有效量表征了它的“动态”，即“在”发射或吸收能量的量子跃迁期间的“黑洞状态”。因此，本文对Mathur和Mehta的工作进行了推广和完善。

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