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探解黑洞的神奇奥秘——扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学研究中心王元君教授
2020-08-27
1915年，爱因斯坦发表广义相对论，100多年来，随着科技越来越发达，其预言的种种现象已经被各种实验与观测所验证，两个黑洞合并时产生的时空中的涟漪——引力波成功被LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）团队探测到，M87星系中央的超大质量黑洞被视界望远镜（EHT︰Event Horizon Telescope）所“拍摄”，日常生活经常用到的导航也需要卫星考虑相对论效应调整时间才得以保证其准确性。
尽管如此，人们对引力的认识依然有限。首先，以广义相对论为基础的基本宇宙学模型要符合观测必须引入本质未明的暗物质与暗能量，它们占了整个宇宙质量能量总和的95%左右。因此有不少物理学家怀疑广义相对论本身是否不适合应用在宇宙大尺度的演化中，可能需要进一步修改并提出新的引力理论，希望新的理论可以不需要暗能量就可以自然地解释宇宙为什么会加速膨胀。这就像当初广义相对论不需假设有比水星更接近太阳的星体就解决了牛顿引力中无法解释的水星近日点漂移。另一方面，广义相对论是经典物理，如何把它量子化一直以来就是一大难题。黑洞的中心以及宇宙大爆炸的时候都有所谓的“奇点”（Singularity）存在。时空曲率在这些奇点上发散，导致人们无法用广义相对论去描述它们。一般认为，了解量子引力理论才能理解奇点。实际上，量子场论、量子信息等物理与引力的交叉研究目前是国际热点之一：黑洞通过霍金辐射蒸发的最终结果为何？量子信息在这个过程中是否守恒？黑洞的熵到底是什么自由度的体现？为何各种引力理论都和某种量子场论有着“全息对偶”的对应？引力真的是时空曲率吗？有关引力性质的基础研究目前还在如火如荼地展开。
扬州大学引力与宇宙学研究中心王元君教授专注于广义相对论与引力的相关研究，包括黑洞与宇宙学、全息对偶（Holography）中的引力以及量子信息在引力中的应用（霍金辐射、量子纠缠熵与复杂度等）。2017年，他加入扬州大学，主持国家自然科学基金青年科学基金项目、江苏省自然科学基金项目等，并荣获国家优秀青年科学基金、江苏省特聘教授等荣誉，为推动黑洞物理研究作出了积极贡献。
