事件视界——普朗克尺度物理的放大镜

本文尝试利用黑洞的已知性质，在不指定量子时空详细“分子结构”的情况下描述半经典时空的“热力学”。我给出了基于量子系统在事件视界附近行为的详细论证，表明即便在时空曲率任意低的情形下，事件视界也充当了探测普朗克尺度物理的放大镜。在对时空的任何微观描述中，描述黑洞的量子态必须具有可从一般性考虑确定的某种普适态密度形式。由于黑洞可由任意具有低能哈密顿量 H 的物理系统坍缩形成，本文提出当此类系统坍缩形成黑洞时，应由形如 $H^2_{\rm mod} =A^2 \ln (1+ H^2/A^2)$（其中 $A^2 \propto E_P^2$）的修正哈密顿量描述。我还表明，可以构造若干具有黑洞态密度的物理系统，就热力学相互作用而言它们将与黑洞不可区分。特别地，黑洞可被视为一类非局域场论的粒子激发，黑洞热力学本质上源于这些激发所满足的色散关系的渐近形式。这些场论模型具有普适的短距离关联函数行为，并转化为半经典黑洞的普适行为。本文讨论了该范式的一些推论。