空黑洞、火墙与 Bekenstein-Hawking 熵的起源

我们提出了引力坍缩终点的一个新解，其中时空在距离黑洞事件视界微观尺度处终结（并进行轨道折叠）。该模型的动机源于引力以太理论中奇异事件视界的出现，这是宇宙学常数问题的半经典解，因此表明广义相对论在接近黑洞事件视界处会发生灾难性失效。类似的图像也出现在弦论的黑洞模糊球（fuzzball）模型以及近期为解决信息悖论而提出的火墙（firewall）方案中。随后我们证明，假设存在一种与霍金辐射处于热平衡的表面流体，其在新的时空边界处具有为零的能量密度（但非零的压力），这是 Israel 连接条件所要求的，由此产生的热力学熵与带电旋转黑洞的 Bekenstein-Hawking 面积律 $S_{BH}$ 完全相同。据我们所知，这是首个仅利用局部热力学推导出的黑洞熵。此外，我们提出了表面流体微观自由度（构成黑洞微观态）的一个模型，该模型具有有限但破坏洛伦兹对称性的量子场论。最后，我们评论了物理边界对霍金辐射的影响，并表明放宽与霍金辐射平衡的假设会将 $S_{BH}$ 设定为黑洞熵的上限。