ترمودینامیک کلاسیک سیاه چاله ها در نسبیت عام

در چهل سال اخیر بررسی فیزیک سیاه چاله ها خواص جالبی از آنها را آشکار ساخته است. نقطه ی شروع این مطالعات را می توان اوایل دهه ی 70 میلادی دانست. در آن زمان باردین، کارتر، و هاوکینگ مجموعه ای از چهار قانون حاکم بر سیاه چاله ها موسوم به قوانین مکانیک سیاه چاله ها را فرمول بندی کردند و نشان دادند که این قوانین شباهت زیادی با قوانین ترمودینامک معمولی دارند. در همان زمان تصور می شد که چون سیاه چاله ها شبیه غشاهای یکطرفه عمل می کنند، پس باید آنتروپی عالم را کاهش دهند. در این صورت قانون دوم ترمودینامیک نقض می شد و بنابران تشابه بالا صرفاً اتفاقی به نظر می رسید. اما طولی نکشید که بکنشتاین نشان داد که سیاه چاله ها درست مثل سامانه ها ی ترمودینامیکی رفتار می کنند. وی با استفاده از مکانیک کلاسیک سیاه چاله ها نشان داد که آنتروپی یک سیاه چاله برابر است با ، که در آن مساحت سیاه چاله است. از آنجا گرانش سطحی سیاه چاله نقش دمای آن را ایفا می کند. در نهایت بکنشتاین قانون دوم ترمودینامیک را اصلاح نمود و آن را به این صورت بیان کرد : "مجموع تغییرات آنتروپی سیاه چاله و جهان پیرامون آن هرگز کاهش نمی یابد یا ." هدف این پایان نامه استخراج قوانین مکانیک کلاسیک سیاه چاله ها و همچنین بررسی روش بکنشتاین در تخصیص آنتروپی به آنها برای حفظ قانون دوم ترمودینامیک است