Black Hole Thermodynamics: Established Results, Unresolved Paradoxes, and Speculative Resolutions

Ricardo Bulcão Valente Ferrari; Samuel Bueno Soltau

doi:10.5281/zenodo.18620995

Published February 12, 2026 | Version v1

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Black Hole Thermodynamics: Established Results, Unresolved Paradoxes, and Speculative Resolutions

From 1972 to 1975, Bekenstein's proposal that black holes possess entropy proportional to their horizon area, together with Hawking's derivation of black hole radiation from semiclassical quantum field theory, established the foundations of black hole thermodynamics. Although conceptually transformative, these results depend on semiclassical assumptions whose validity in quantum gravitational regimes remains uncertain. This article critically examines this formative period and assesses contemporary approaches, including holographic frameworks and gravitational path-integral methods. We analyze persistent challenges --- among them the information paradox, trans-Planckian sensitivities, and backreaction effects --- and delineate the boundaries between well-established results and speculative extensions in the current theoretical landscape.

Abstract (Portuguese)

Entre 1972 e 1975, Bekenstein propôs que buracos negros possuem entropia proporcional à área de seu horizonte, juntamente com a derivação da radiação de buracos negros por Hawking a partir da teoria quântica de campos semiclássica, estabeleceu os fundamentos da termodinâmica de buracos negros. Embora conceitualmente transformadores, esses resultados dependem de pressupostos semiclássicos cuja validade em regimes gravitacionais quânticos permanece incerta. Este artigo examina criticamente esse período e avalia abordagens contemporâneas, incluindo estruturas holográficas e métodos de integrais de caminho gravitacional. Analisamos desafios persistentes --- entre eles o paradoxo da informação, sensibilidades trans-Planckianas e efeitos de retroação --- e delineamos as fronteiras entre resultados bem estabelecidos e extensões especulativas no atual panorama teórico.

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