Extremal Black holes and the limits of the third law
量子场论关于弯曲时空的最新结果表明，极端黑洞不是热物体，零温度的概念对它们来说是不明确的。如果这是正确的，我们可能需要一个完整的半经典引力理论，包括反作用，才能理解黑洞热力学第三定律。另一种可能是，我们将不得不彻底修改黑洞热力学中的极值状态。
2000-08-08 gr-qc
Black Holes and the Third Law of Thermodynamics
本文在黑洞热力学的框架下讨论了Kerr-Newman族黑洞的第三定律。本文从零温度不可达性与熵第三定律等价性的标准证明出发，指出了零温度不可达性在黑洞热力学中的特殊性质。此外，零温度极限的情况下得到的非常大的黑洞进行了讨论，它表明，违反熵的版本在带电的情况下发生。在极端黑洞的情况下，对贝肯斯坦-霍金定律的破坏有利于零熵S_E=0，这被认为是对热力学第二定律可能的破坏的自然解决方案。恒温参数支持的unatainability进行了探讨，和$S_E=0$极端黑洞再次被证明是一个可行的解决方案。以色列的黑洞动力学第三定律被解释为极端状态和非极端状态之间的不连续性的进一步强有力的佐证。
2005-12-14 gr-qc
The third law of thermodynamics, non-extensivity, and energy definition in black hole physics
在广义统计的框架下，以Schwarzschild黑洞为研究对象，研究了在黑洞物理中建立热力学第三定律的问题。此外，为了拓宽能量的定义，还指出了量子场论和热力学关于黑洞温度的预言之间的某些不一致之处可以用热力学定律来调和。它声称热力学应该被用作一个强有力的工具，在高能物理中寻找更全面的能量定义，仍然是神秘的。
2022-06-26 gr-qc
Black Holes and the Third Law of Thermodynamics Revisited
本文重新审视黑洞与热力学第三定律的关系，指出黑洞违反能斯特-普朗克表述但满足不可达性表述，并阐明两种表述不等价，从而说明黑洞仅遵循较弱的第三定律形式。
2023-04-16 gr-qc
Cosmic censorship and the third law of black hole dynamics
Israel对黑洞动力学第三定律的证明是基于半刚性假设，该假设要求最外层被捕获表面的区域被保留。我们认为，事件视界的面积不应减少的条件是必要的-但不是充分的-半刚性假设成立。众所周知，在外部区域存在裸奇点使霍金的面积定理证明无效。在这个意义上，第三定律假定了宇宙监督猜想的强形式的有效性，这与普遍接受的观点相反。然而，我们不能保证半刚性假设成立。因此，目前的证据是不完整的。最近对黑洞与费米子场相互作用的研究暗示了裸奇点的普遍形成。这些奇点的存在使满足弱能量条件的过程的黑洞动力学定律和宇宙审查猜想失效。
2018-05-18 gr-qc
Ideal-Modified Bosonic Gas Trapped in an Arbitrary Three Dimensional Power-Law Potential
我们分析了在几种量子引力模型中提出的反常单粒子色散关系对困在一般三维幂律势中的玻色-爱因斯坦凝聚体热力学的影响。我们证明，在冷凝温度的变化，所造成的变形色散关系，描述为一个非平凡的函数的粒子的数量和形状相关联的相应的陷阱，可以提供与这种变形的参数的界限。此外，我们计算的粒子数的波动作为这些系统的热力学稳定性的判据。我们表明，在热力学极限的异常波动所造成的明显的不稳定性可以被抑制考虑的最低能量相关的系统的问题。
2012-10-22 gr-qc math-ph math.MP
Overspinning Kerr-MOG black holes by test fields and the third law of black hole dynamics
我们对Kerr-MOG黑洞与标量场相互作用的弱形式宇宙监督猜想和黑洞动力学第三定律的有效性进行了评估。忽略反反应的影响，我们首先表明，极端和近极端的克尔-MOG黑洞可以overspun到裸奇点的标量测试场的频率略高于超辐射极限。此外，近极值的Kerr-Mog黑洞可以被测试场不断地驱动到极值。接下来，我们采用基于事件视界的角速度在测试场吸收之前增加的论点的反作用效应。在考虑了反反应效应的情况下，我们得到了弱形式的宇宙监督和第三定律对具有修正参数$α\lesssim 0.03$的Kerr-Mog黑洞都成立，包括具有修正参数$α=0$的Kerr情形.
2020-01-13 gr-qc
Massless charged particles: Cosmic censorship, and Third law of Black Hole Mechanics
黑洞力学定律的表述假定了黑洞在扰动下的稳定性，这与“宇宙监督假说”（CCH）一致。CCH禁止从具有事件视界的规则黑洞解通过物理过程形成裸奇点。早期的研究表明，如果向近极值黑洞注入大量带电粒子，并且忽略反反应效应，确实可以形成裸奇点，导致CCH的破坏。通过考虑带电无质量粒子和带电零壳层的入射，我们研究了CCH的有效性。我们还讨论了零带电粒子存在下的黑洞力学第三定律问题。
2017-10-12 gr-qc
Horizon dynamics of distorted rotating black holes
我们提出了数值模拟的克尔黑洞扰动脉冲的引力辐射。对于强扰动，我们发现多达五个同心边缘外捕获表面。这些被捕获的表面成对出现和消失，因此在任何给定的时间，这样的表面的总数是奇数。由边缘外捕获表面跟踪出的世界管被发现是类空的高度动态的制度期间，在早期和晚期接近零超曲面。我们分析了这些边缘被困管的结构的背景下的动力学视界形式主义，计算的扩张传出和传入零测地线，以及评估的动力学视界通量法和角动量通量法。最后，我们计算事件视界。事件视界在高动态区前后都很好地接近视视界。在模拟过程中，没有新的发生器进入事件视界。
2011-04-28 gr-qc
The Third Law of Black Hole Dynamics in Lovelock Gravity
Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）；Astrophysics Research Centre, School of Mathematics, Statistics and Computer Science, University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学数学、统计与计算机科学学院天体物理研究中心）
研究洛维洛克引力中静态带电黑洞的第三定律有效性，通过微小质量与电荷变化推导约束不等式，证明极小表面重力无法通过有限经典过程达到极端性。
2026-03-19 gr-qc
Third order quasi-topological black hole with power-law Maxwell nonlinear source
本文构造了一类新的五维三阶准拓扑黑洞与幂律Maxwell非线性电动力学耦合的解。为了得到实解，我们必须建立条件$μ<-\frac{λ^2}{3}$，为了得到无穷远处的有限解，幂律麦克斯韦理论的参数s必须服从$\frac{1}{2}<s\leq 2$。幂律Maxwell拉格朗日量成功地在高维中设置了共形不变性。此外，该理论可以减少在线性麦克斯韦理论中引起的电场在原点处的发散。随着参数“s”的值增加，这种差异减小得更多。在渐近反德西特时空中，对于小的$s$和$q$，这些解导致一个具有两个视界的黑洞。此外，$s=2$的解与其他$s$值的解具有不同的行为。当$μ$参数为负值或较小时，这些解可以描述具有两个视界的黑洞.另一个重要的提示是，如果这个黑洞的温度是正的，那么它只对反德西特解具有热稳定性。
2018-09-10 gr-qc
Asymptotic Behavior of Spherically Symmetric Marginally Trapped Tubes
我们给出了球对称黑洞时空中的一般应力-能量张量T_{αβ}的条件，这些条件足以保证黑洞将包含一个最终与事件视界不重合、连通且渐近的（球对称）边缘捕获管。这个渐近结果本身并不需要价格律衰减，在这个一般的设置中，这种衰减只意味着边缘捕获管相对于诱导度量具有有限的长度。然而，我们确实施加了一个小条件（B1），在实践中，通过对应力-能量张量的T_{vv}分量施加衰减，可以得到这个小条件。我们给出了定理在自引力Higgs场时空中的两个应用，一个是使用弱Price定律衰减，另一个是使用某些强小性和单调性假设。
2009-01-14 gr-qc math.DG
A precise formulation of the third law of thermodynamics
热力学第三定律被精确地表述为：零温度状态空间的所有点$Γ_0$从简单系统的状态空间物理上是不可接近的。除了暗示绝对零度在有限时间内（或“通过有限次数的运算”）不可达到之外，它还承认在连续性假设下，$Γ_0$的所有点在逻辑上是等价的。我们认为第三定律对所有服从量子力学和/或量子场论定律的宏观系统是普遍有效的。我们还简要地讨论了为什么精确制定的黑洞第三定律仍然是一个悬而未决的问题。
2008-08-22 gr-qc math-ph math.MP
Violation of the third law of black hole mechanics in vacuum gravity
University of Cambridge（剑桥大学）
通过数值模拟，发现五维真空引力中从史瓦西黑洞在有限时间内形成极端旋转黑洞，首次证明真空引力中第三定律不成立。
2026-06-09 gr-qc hep-th
A Complementary Third Law for Black Hole Thermodynamics
在文献中有一些例子，尽管基本理论或模型没有对黑洞的大小施加下限，但霍金蒸发下的最终温度仍然是有限的和非零的。我们证明了在某些宽松的条件下，黑洞必然是一个有效的残余物，在这个意义上，它的蒸发时间是无限的。也就是说，尽管没有剩余的黑洞，但存在非零有限温度的最终状态不能实现。我们讨论的局限性，微妙之处，这一结果的影响，这是让人想起黑洞热力学第三定律，但与温度和大小的角色互换。因此，我们把我们的结果称为黑洞热力学的“互补第三定律”。
2019-06-22 gr-qc hep-th
Lifshitz-like Magnetic Black Branes: Third Law of Thermodynamics and the Null Energy Condition
Steklov Mathematical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫数学研究所）；Moscow State University（莫斯科国立大学）；Peoples Friendship University of Russia（俄罗斯人民友谊大学）
本文通过势重构方法求解Einstein-dilaton-Maxwell模型，分析了不同模型中零能量条件和热力学第三定律的满足情况，发现模型I和II中两者无关联，而模型III中零能量条件的满足意味着第三定律的满足。
2026-05-04 gr-qc hep-th
Refinement of the Bousso-Engelhardt Area Law
过去的全息屏幕是余维一个表面的不确定的签名，是由边缘反陷入表面称为树叶。未来的全息屏幕的定义类似，除了边缘捕获的叶子。Bousso和Engelhardt最近表明，过去和未来全息屏幕的叶子具有单调区域。我们证明了一个更强的面积法，表明子区域的叶子也有单调的面积。对于每一个过去和未来的全息屏幕，都存在一个称为屏幕纤维化的叶正交曲线族。叶片中的任何区域都可以沿着纤维化平移到更大面积的叶片。我们的结果表明，该次区域的面积增长，因为它是翻译。
2016-04-17 gr-qc hep-th
Determination of tidal distortion in the eclipsing binary system V621 Cen by means of deviations from the third Kepler law
本文通过比较唯象确定的轨道周期P_b=3.683549（11）d和用独立于开普勒定律本身确定的有关系统参数值计算的开普勒轨道周期P^Kep，确定了半离食双星V621 Cen的次级伙伴（质量损失者）的潮汐畸变参数k_m。我们的结果是k_m = -1.5 +/-0.6。使用近星点岁差，就像传统上对其他在偏心轨道上的食双星所做的那样，由于V621 Cen路径的圆形，是不可能的。
2008-01-06 astro-ph gr-qc
A Young-Laplace law for black hole horizons
黑洞的视界截面，被模拟为边缘外捕获面（MOTS），具有一个允许光谱特征的稳定性概念。特别地，MOTS稳定性算子（水平截面上的椭圆算子）的“主特征值”λ o必须是非负的。本文讨论了轴对称稳态黑洞视界λ_o的表达式，并指出，如果λ_o等同于“泡”内外的形式压差，则它表现出平衡态肥皂泡的Young-Laplace定律的形式。在这种观点中，赞同现有的流体类比黑洞地平线，MOTS稳定性被解释为一个结果，在黑洞捕获区域的压力增加。
2014-09-28 gr-qc hep-th
Area Law Unification and the Holographic Event Horizon
我们证明了广义相对论中的一个新的，大家族的面积定律，它适用于某些类的非捕获表面，我们称之为广义全息屏幕。我们的面积定律家族包含了边缘捕获表面（全息屏幕）和事件视界（霍金面积定理）的面积定律，作为特例。除了这些结果在广义相对论，我们表明，在全息的背景下，一个广义全息屏幕的几何形状是有关的屏幕的外部熵。具体而言，我们表明，球对称时空的最大HRT表面与外楔一致的面积可以计算在一般的几何形状（不一定边缘捕获）codimension-two表面定义的楔。这个外部熵满足热力学第二定律，沿着广义全息屏幕单调增长。特别地，这个结果提供了球对称时空的事件视界几何的全息对偶。
2018-08-08 gr-qc hep-th
Third law of repetitive electric Penrose processes
University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study (HIAS)（杭州高等研究院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院理论物理研究所）；Ningbo University（宁波大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心）
本研究指出，Reissner-Nordström黑洞的电荷无法通过有限次数的重复电Penrose过程降至零，揭示了重复电Penrose过程的新热力学第三定律类比。
2026-03-05 gr-qc hep-th
Marginally outer trapped tubes in de Sitter spacetime
本文证明德西特时空中满足零收敛条件的时空里所有边缘外 trapped 曲面不稳定，并通过缩放论证构造了具有 CMC 截面的完整 MOTTs，其面积严格单调增加。
2025-07-10 gr-qc math.DG
Gedanken experiments on nearly extremal black holes and the Third Law
考虑了一个Gedanken实验，在这个实验中，一个黑洞被抛入一个测试物体，使之以最大速率旋转。在证明了这是运动学上可能的测试机构的合理的问题，我们专注于它的影响黑洞热力学和明显违反第三定律（无法达到的极端黑洞）。我们认为，这不是一个实际的违反，由于微妙的吸收过程中的测试机构的黑洞，这是不捕获的纯运动学的考虑。
2010-11-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A Weyl's law for black holes
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出黑洞quasi-正常模式的威利定律，通过光 trapping 性质确定有效体积，并扩展至包含泛音，用于探测有效时空维度。
2025-11-27 gr-qc hep-th
Violation of the Third Law of Thermodynamics by Black Holes, Riemann Zeta Function and Bose Gas in Negative Dimensions
该研究发现4维史瓦西黑洞的热力学行为可对应d=-4维的负维玻色气体，用Riemann zeta函数定义其熵，为黑洞违背热力学第三定律的特性提供了量子统计模型解释，并探讨了高维黑洞与de Sitter时空和玻色气体的对应关系。
2023-05-01 gr-qc hep-th
Collapse to extremality: The third law of black hole thermodynamics in quantum gravity
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出两步构造违反黑洞热力学第三定律，并揭示量子引力效应阻碍极端态实现，制备时间与熵成比例。
2026-09-24 gr-qc hep-th
The BTZ black hole, the Third Law and gravitational collapse
University of Cambridge（剑桥大学）
本文证明BTZ黑洞满足黑洞力学第三定律，但无质量标量场坍缩可在有限时间形成极端BTZ，差异源于扇区不同。
2026-09-23 gr-qc hep-th
Lifshitz-like black branes in arbitrary dimensions and the third law of thermodynamics
Steklov Mathematical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；Moscow State University（莫斯科国立大学）；Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, JINR（杜布纳联合核研究所鲍戈留博夫理论物理实验室）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文在任意时空维度中系统构造了具有类Lifshitz渐近行为的各向异性黑膜解，通过两种全息模型导出精确解，并证明在特定参数范围内热力学第三定律成立，但某些情形下熵温关系出现非单调或多值行为，暗示相变及第三定律的违反。
2026-06-01 gr-qc hep-th
$C^{k}$-regular extremal black holes in maximally-symmetric spacetime and the third law of black hole thermodynamics
本文扩展Unger和Kehle的研究，在3+1维极大对称时空构造了与$dS_{4}/AdS_{4}$雷斯纳-诺德斯特龙黑洞等距的黑洞形成例子，适配方法并重新证明拼接定理，分析该时空下的黑洞热力学第三定律。
2024-11-26 gr-qc math-ph math.MP
On the third law of black hole mechanics for supersymmetric black holes
本文证明满足超对称能量下界的带电物质引力坍缩无法形成超对称Kerr-Newman-anti de Sitter黑洞，并将此结果推广至双侧黑洞，表明初始非极端黑洞无法在有限时间内演化为超对称黑洞。
2025-07-09 gr-qc hep-th
Thermodynamics of third order Lovelock adS black holes in the presence of Born-Infeld type nonlinear electrodynamics
本文得到了两类具有反de Sitter渐近结构的Born-Infeld型非线性电动力学的三阶Lovelock引力耦合的拓扑黑洞解.我们研究了解的几何和热力学性质，得到了黑洞的守恒量。我们检验了热力学热力学第一定律，发现黑洞解的守恒量和热力学量满足热力学热力学第一定律。最后，我们计算了正则系综和巨正则系综的热容和Hessian矩阵的行列式，以评价其热稳定性。此外，我们考虑了扩展相空间热力学，得到了广义热力学热力学第一定律和扩展Smarr公式。
2015-10-21 gr-qc hep-th
