相对论、量子力学和热力学之间的联系是什么?
我想把它们都看一遍，但我做不到。
你可以看到所有这些理论在一起是黑洞的熵。虽然我们知道如何在广义相对论中处理黑洞，但我们还不知道如何建立黑洞的微观状态。要做到这一点，我们需要一个引力的量子理论，即一个在经典极限下包含广义相对论的量子理论。虽然这样的理论有一些候选者(特别是弦理论和环量子引力)，我们离一个安全的理论还很远。
如果你不知道黑洞的微观状态，你就不能从一个基本的微观理论来计算它的熵，因为你必须能够指定微观状态的数量(更准确地说，是这个数字的对数)，而我们今天还不能真正做到这一点。因此，今天任何关于黑洞熵的陈述都是保留的。
另一方面，我们现在知道黑洞可以与周围的环境热相互作用。他们发烧了!由此，可以合理确定地推导出黑洞的熵。相应的熵公式是今天被广泛接受的少数(也许是唯一)公式之一，它同时包含了广义相对论、量子理论和热力学的自然常数，从而把这些领域结合在一起。因此，黑洞的熵为所有试图建立量子引力理论的尝试提供了一个中心试金石。例如，弦理论能再现这个熵公式吗?我们这里有一个很好的例子来说明自然科学是如何运作的:你有线索，你有假设，你检查这些假设并寻找新的信息，你试着把所有的东西组合成一个一致的画面。如果你越仔细观察，一个假设被证明是更好的，那么你就走上了正确的道路。
120年前，物理学也有类似的情况。在那里，也考虑了一个系统的热力学——然而，在那个时候，不是一个黑洞，而是电磁热辐射，例如发生在具有一定温度的空腔中的电磁热辐射。这种热辐射的性质只有在微观自由度得到足够精确的捕捉之后才能理解。决定因素是这样一个自由度(光子)必须具有与热辐射频率成比例的能量。这是推导著名的普朗克辐射定律的唯一途径，该定律描述了不同频率下的能量分布。因此，一个系统的热力学揭示了它内部微观工作的许多情况。也许这也适用于黑洞?
