近日，我院理論物理團隊成員肖勇副教授和中科院大學田雨教授、蘭州大學劉玉孝教授合作，在黑洞的拓展熱力學方面取得重要研究進展。相關工作“Extended black hole thermodynamics from extended Iyer-Wald formalism”以BETVLCTOR偉德官方網站為第一單位發(fā)表在物理學頂級期刊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。

黑洞熱力學是當前量子引力研究的前沿課題，黑洞熵公式把物理學中最重要的幾個基本自然常數聯(lián)系了起來，揭示了引力、量子力學和統(tǒng)計物理之間的深刻聯(lián)系。對于黑洞熱力學的研究，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、糾纏和時空等，極大增進了對于引力本質的認識。

近年來，拓展的黑洞熱力學得到了廣泛的關注和研究。將引力作用量中的宇宙學常數和其它耦合參數作為熱力學變量，可給出黑洞的拓展熱力學形式；這種拓展熱力學形式具有豐富的物理內涵和理論應用。然而，在早期文獻中，拓展的熱力學第一定律總是被作為先驗的假設使用，然後再在此基礎上導出熱力學體積等共軛量。于是，隨之而來的問題是：拓展熱力學是一種人為的設定，還是植根于引力理論本身？是否存在一個基本的理論框架，能自然地導出拓展的黑洞熱力學？

該項研究解決了這個長期存在且非常重要的問題，研究發(fā)現(xiàn)，對Iyer-Wald形式化方法進行適當的拓展，就可以自然地導出拓展的黑洞熱力學。該研究不僅揭示了拓展黑洞熱力學的底層理論結構，還進一步提供了一個新穎和系統(tǒng)的方法來計算拓展黑洞熱力學中耦合參數的共軛量。

該工作得到了國家自然科學基金和河北省自然科學基金的支持。

論文鍊接：

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