1969年，英國物理學家羅杰-彭羅斯（Roger Penrose）發現了一個屬性，該屬性后來在熱力學和相隔甚遠的黑洞力學之間建立了聯系。通過發表在EPJ H上的新分析，巴西圣保羅大學的科學家卡拉·羅德里格斯·阿爾梅達（Carla Rodrigues Almeida）對彭羅斯的動機和方法進行了新的解讀，并探討了他們對斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）輻射這一開創性發現的歷史影響。

在20世紀50年代之前，許多物理學家都不愿意接受黑洞是物理物體的觀點，這與公認的熱力學定律是一致的。在接下來的20年里，這種情況完全改變了。1969年，彭羅斯首次展示了如何從旋轉的黑洞中提取能量。他的理論取決于一個新設想的區域，名為“能層”。

雖然能層位于黑洞的邊界之外，但它里面的時空與黑洞一起旋轉，就像行星大氣中的氣體一樣。如果一個物質進入該區域，彭羅斯提出，它可能會分裂成兩部分：其中一部分可以落入黑洞；而另一部分可以逃逸，同時攜帶比原始粒子更多的能量。

在接下來的幾年里，蘇聯物理學家亞科夫·澤爾多維奇(Yakov Zel\"dovich)通過量子力學的視角探討了彭羅斯的發現。雖然他的工作受到政治環境的阻礙，但澤爾多維奇與西方物理學家建立了友好的合作關系。最終，通過這些關系產生的理論幫助霍金發現了新的量子效應，該量子效應可以使黑洞輻射損失質量。最后，物理學界確信，黑洞確實能夠遵守熱力學定律。

在她的研究中，阿爾梅達在這個歷史背景下調查了彭羅斯的提議。通過重溫原始論文，分析技術細節，以及探索西方和蘇聯物理學家之間的關系，她揭開了他們所隱藏的歷史。文章的推理鏈為：彭羅斯的提議、熱力學和黑洞物理學之間的類比、最終到霍金輻射的提出。

該研究論文題為"The thermodynamics of black holes: from Penrose process to Hawking radiation"，已發表在《歐洲物理學報H》期刊上。

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參考資料：https://link.springer.com/article/10.1140%2Fepjh%2Fs13129-021-00022-9

標簽： 科學家 解讀 黑洞 熱力學