Чёрные дыры, похожие на кипящую воду ✛

Оригинал: "Van der Waals Black Holes: Universality, Quantum Corrections, and Topological Classifications"
arXiv:2507.21663 · 2025-07-29 · CC BY 4.0 · 1 мин
Некоторые чёрные дыры ведут себя как кипящая вода: они могут испаряться и конденсироваться.

Некоторые чёрные дыры ведут себя подобно воде: они могут кипеть и конденсироваться. Их энтропия (беспорядок) когда-то измерялась площадью горизонта — открытие Якоба Бекенштейна и Стивена Хокинга. Но квантовые эффекты усложнили энтропию; однако связь между крайними состояниями сохранилась — как у капли воды, которая кипит и испаряется, но подчиняется общим законам жидкости.

Учёные построили топологическую карту состояний, размеченную зарядами. Разные квантовые поправки рисуют разные карты. В одном случае заряды стабильны, в другом — разбиваются на группы, но общая сумма их весов неизменна. Эти заряды — как пузырьки в кипящей капле: их расположение меняется, а суммарная «важность» та же. Самое неожиданное: чем массивнее чёрная дыра, тем она холоднее. Рекордсмены холоднее космического фона — их температура почти у абсолютного нуля.

Самая массивная чёрная дыра может быть холоднее окружающего космоса — её температура близка к абсолютному нулю.

\frac{\partial M_{\text{ext}}}{\partial \epsilon} = \lim_{M \to M_{\text{ext}}} \left( -T \frac{\partial S}{\partial \epsilon} \right) \cdot \frac{\partial S_{\text{BH}}}{\partial S}
Производная экстремальной массы по параметру поправки равна пределу произведения температуры на производную энтропии, умноженному на поправочный множитель — производную площади горизонта по модифицированной энтропии.
S = \pi r_h^2 - \frac{\alpha \pi}{4} \ln\left(\frac{4r_h^2 + \alpha}{\alpha}\right)
Энтропия получает отрицательную логарифмическую поправку, которая уменьшает её по сравнению с площадью горизонта.
Учёные
Jacob BekensteinStephen HawkingJohn Archibald WheelerFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan Chandrasekhar
Понятия
энтропия Вальда термодинамика чёрных дыр закон площадей Хокинга логарифмическая поправка квантовые поправки топологическая защита сингулярности в модифицированной гравитации экстремальная чёрная дыра метрика Шварцшильда топологический заряд общая теория относительности приливный заряд энтропия Бекенштейна–Хокинга теорема Хокинга о площади классическая гравитация топология закон смещения Вина обобщённый принцип неопределённости гомотопия устойчивость горизонта событий