近日，我院理论物理团队成员肖勇副教授和中科院大学田雨教授、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“Extended black hole thermodynamics from extended Iyer-Wald formalism”以河北大学为第一单位发表在物理学顶级期刊Physical Review Letters上（132, 021401 (2024)），肖勇为该论文的第一作者和共同通讯作者。
黑洞热力学是当前量子引力研究的前沿课题，黑洞熵公式把物理学中最重要的几个基本自然常数联系了起来，揭示了引力、量子力学和统计物理之间的深刻联系。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、纠缠和时空等，极大增进了对于引力本质的认识。
近年来，拓展的黑洞热力学得到了广泛的关注和研究。将引力作用量中的宇宙学常数和其它耦合参数作为热力学变量，可给出黑洞的拓展热力学形式；这种拓展热力学形式具有丰富的物理内涵和理论应用。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？
该项研究解决了这个长期存在且非常重要的问题，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，还进一步提供了一个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量。
该工作得到了国家自然科学基金和河北省自然科学基金的支持。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.021401
