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安宇森

副研究员

性别:男

毕业院校:中国科学院理论物理研究所

学历:博士研究生毕业

学位:博士

所在单位:物理学院

办公地点:物理学院415室

联系方式:anyusen@nuaa.edu.cn

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研究领域: 引力理论,黑洞物理,规范/引力对偶,量子纠缠和时空关系等

研究方向:

1.量子纠缠与时空关系

爱因斯坦的广义相对论建立了物质分布和时空结构的具体关系,革新了人们的时空观念。约翰惠勒的一句经典名言可以概括广义相对论的内涵:“即物质决定时空如何弯曲,时空决定物质如何运动。” 广义相对论取得了巨大的成功,其两大重要预言,黑洞和引力波,已经被实验观测所发现。

然而广义相对论依然是一个经典理论,在广义相对论和量子理论融合的过程中,人们遭遇了巨大的困难。这启发人们思考引力是否是一个更为底层理论的演生现象。AdS/CFT的建立,清晰地阐释了带有负宇宙学常数的引力理论可以完全等价地由其时空边界上的规范场论所描述。近些年,基于AdS/CFT对偶,人们发现量子纠缠在时空的产生及其动力学方面扮演了重要角色。

2006年,两位日本物理学家笠真生和高柳匡提出,边界场论的纠缠熵可以由时空中的极小曲面的面积所描述。这一发现引起了众多关注。

2013年,加拿大物理学家Robert Myers等人,通过这一全息纠缠熵对偶关系,利用边界场论的纠缠动力学(纠缠第一定律),推导出了引力需要满足线性爱因斯坦方程,揭示了爱因斯坦方程和量子纠缠的密切联系。

同样也在2013年,Susskind和Maldacena通过研究发现,边界场论上的量子纠缠,对于时空的连通性起着至关重要的作用。连通不同时空之间的虫洞结构,可以等价地看作它们之间量子纠缠的宏观体现。这一ER=EPR猜想正式开启了利用信息学的手段去研究引力物理的浪潮。

2015年,Ted Jacobson基于纠缠平衡假设推导出了非线性的爱因斯坦方程。

2019年,基于以上全息纠缠熵的研究,人们找出了如何计算霍金辐射精细熵的方法,据此人们发现霍金辐射满足Page曲线,部分地推进了黑洞信息佯谬的解决。

最近,通过对于量子场论中的算符所满足的代数的仔细研究,人们获得了许多新的启发,例如如何理解引力中的广义熵等。这些基于代数的研究重新塑造了我们对于纠缠及纠缠熵的认识,这一新的认识对于以上关于时空结构演生的问题也必然会带来更深入的理解。


2.黑洞物理

黑洞是广义相对论预言的一个重要天体,是一些特定质量的恒星演化最后的必然归宿。随着引力波的发现和黑洞照片的拍摄,黑洞从理论上的预言变为了一个重要的物理实在。与此同时,黑洞作为一个新奇的天体,对于基础物理的发展也具有重要的启发作用。

一个黑洞最重要的两个特征是奇点和视界,奇点是所有物理学定律失效的地方,标志着人类对于基础物理学的未知。而视界则是一个有去无回的面,视界内部的区域是身处外部的人们无法探测到的,这也是“黑洞”这个词的来源。

黑洞作为量子力学和广义相对论都具有重要作用的地方,对于理解量子力学和广义相对论之间的关联具有重要的意义。

近些年的研究揭示,黑洞具有十分丰富的热力学和动力学行为,这些行为意味着黑洞是一个十分有趣的物理系统。例如:黑洞表面具有霍金辐射,因此它是一个热力学系统,并有着丰富的相变行为。黑洞视界表面具有流体的性质,可以看作一个流体力学系统。黑洞可以最快速的混合并处理落入的信息等。本人的研究兴趣之一是研究基于黑洞的这些有趣的热力学及动力学现象。

在广义相对论和量子力学结合的过程中,人们发现类似量子力学早期的互补原理,对于黑洞也存在一个黑洞互补原理,因为没有一个观测者可以同时记录并比较黑洞内部和外部的行为,因此物理学家猜想黑洞内部和外部是对于一个黑洞的两种不同但等价的刻画。通常认为从黑洞外部来看,黑洞会表现的像一个具有e^{A/4}个自由度的量子系统。因此,黑洞信息是守恒的,而物理学家正在致力于寻找如何精确地描述这种黑洞信息守恒。与此同时,从黑洞内部来看,如何刻画及理解黑洞视界到奇点处(也即黑洞内部)的物理,同样对于更进一步的理解黑洞互补及发展量子引力具有重要的启发作用。本人致力于在相对一般的理论下,对于黑洞内部的结构进行一个刻画。 


本人研究兴趣涵盖以上研究方向,包括全息对偶,量子纠缠,演生引力,黑洞热力学等,在相关方向上于主流学术期刊发表论文十余篇。


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