近日，我院理論物理團(tuán)隊(duì)成員肖勇副教授和中科院大學(xué)田雨教授、蘭州大學(xué)劉玉孝教授合作，在黑洞的拓展熱力學(xué)方面取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)工作“Extended black hole thermodynamics from extended Iyer-Wald formalism”以BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站為第一單位發(fā)表在物理學(xué)頂級(jí)期刊Physical Review Letters上（132, 021401 (2024)），肖勇為該論文的第一作者和共同通訊作者。

黑洞熱力學(xué)是當(dāng)前量子引力研究的前沿課題，黑洞熵公式把物理學(xué)中最重要的幾個(gè)基本自然常數(shù)聯(lián)系了起來，揭示了引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理之間的深刻聯(lián)系。對(duì)于黑洞熱力學(xué)的研究，激發(fā)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、糾纏和時(shí)空等，極大增進(jìn)了對(duì)于引力本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

近年來，拓展的黑洞熱力學(xué)得到了廣泛的關(guān)注和研究。將引力作用量中的宇宙學(xué)常數(shù)和其它耦合參數(shù)作為熱力學(xué)變量，可給出黑洞的拓展熱力學(xué)形式；這種拓展熱力學(xué)形式具有豐富的物理內(nèi)涵和理論應(yīng)用。然而，在早期文獻(xiàn)中，拓展的熱力學(xué)第一定律總是被作為先驗(yàn)的假設(shè)使用，然後再在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出熱力學(xué)體積等共軛量。于是，隨之而來的問題是：拓展熱力學(xué)是一種人為的設(shè)定，還是植根于引力理論本身？是否存在一個(gè)基本的理論框架，能自然地導(dǎo)出拓展的黑洞熱力學(xué)？

該項(xiàng)研究解決了這個(gè)長(zhǎng)期存在且非常重要的問題，研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)Iyer-Wald形式化方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，就可以自然地?dǎo)出拓展的黑洞熱力學(xué)。該研究不僅揭示了拓展黑洞熱力學(xué)的底層理論結(jié)構(gòu)，還進(jìn)一步提供了一個(gè)新穎和系統(tǒng)的方法來計(jì)算拓展黑洞熱力學(xué)中耦合參數(shù)的共軛量。

該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和河北省自然科學(xué)基金的支持。

論文鍊接：

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