Чёрную дыру превратили в тепловой двигатель ✛ ✦

Оригинал: "Holographic heat engines for Schwarzschild black holes"
arXiv:2607.03749 · 2026-07-04 · CC BY 4.0 · 1 мин
Физики впервые показали, что чёрная дыра может работать как идеальный тепловой двигатель.

В моторе машины газ нагревается и толкает поршень. Чёрная дыра способна на то же самое — ещё в 1970-х Якоб Бекенштейн и Стивен Хокинг поняли: у чёрных дыр есть температура и энтропия (мера скрытой информации, зависящая от площади горизонта). Значит, их можно вписать в тепловую машину — нужно лишь сжимать и расширять «пространство» вокруг.

Авторы поместили дыру в воображаемую сферу-цилиндр. Меняя её размер, они заставляли дыру совершать работу за счёт тяготения. Из-за замедления времени вблизи горизонта (красное смещение) температура на стенках меняется необычным образом. Моделирование показало: наивысшая эффективность достигается при циклическом нагреве и охлаждении; она почти равна теоретическому пределу. Однако из-за квантовых эффектов самого искривлённого пространства абсолютный идеал нереализуем. Эта «почти идеальность» чрезвычайно чувствительна к деталям геометрии — такой двигатель мог бы проверять теории гравитации, ведь малейшие ошибки сразу проявились бы.

Не исключено, что в этом участвует даже сингулярность внутри дыры. Концепция Кипа Торна о «растянутом горизонте» предвосхитила подобный подход.

При максимальном нагреве потери этого двигателя сравнимы с трением одной молекулы — настолько он близок к идеалу.

S = \frac{\pi r_h^2}{G}
Связывает площадь горизонта чёрной дыры с её энтропией
\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}
Максимально возможный коэффициент полезного действия тепловой машины между двумя температурами
Учёные
Stephen HawkingJacob BekensteinJohn Archibald WheelerFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan Chandrasekhar
Понятия
тепловая машина теорема Карно чёрная дыра Шварцшильда термодинамика чёрных дыр предел Карно метрика Шварцшильда эффективность разность температур поверхностная гравитация процесс Пенроуза площадь горизонта закон площадей Хокинга метрика Керра спиновый параметр энтропия Вальда голографическая тёмная энергия излучение Хокинга теорема Биркгофа гравитационная сингулярность