李翔

教授，南昌大學理學院

教授，北京師範大學物理系

研究方向：引力與黑洞物理

在上個世紀七十年代，以貝肯斯坦（Bekenstein）提出黑洞熵為發端，霍金（Hawking）發現黑洞的量子輻射為標誌，在半經典框架內建立起來的黑洞熱力學是一個里程碑式的成就，使人們認識到引力、量子場論和統計熱力學之間存在密切的聯繫。作為一個直接關聯的領域，黑洞熱力學對量子引力理論的建立有積極的推動作用。黑洞熵的統計解釋是與量子引力密切相關的重要問題之一，因為它涉及到引力的基本自由度的問題，是什麼？如何計算？任何一個量子引力理論原則上都必須解釋黑洞熵的起源。可以說，黑洞熵問題是量子引力理論的試金石，因此它在過去的30多年裡一直備受關注。解決黑洞熵問題有待於量子引力理論的發展，反過來，研究黑洞熵又將促進引力的量子理論的建立。

霍金輻射似乎意味著，黑洞破壞了量子力學的幺正性：一個純態系統掉進黑洞，通過輻射最後變成了一團處在混合態的光子氣體。這是一個非幺正的演化過程，通常被稱為黑洞的信息丟失問題或信息佯謬。它是與黑洞熱力學密切相關的另一個重要問題。怎樣看待和協調量子論與相對論之間的矛盾，也許是解決這個問題的關鍵。大多數物理學家並不相信黑洞輻射真的破壞量子理論的幺正性，量子退相干可能是避免黑洞信息丟失問題的一條途徑，同時還可能解決黑洞熵的起源問題。退相干是指系統與外部環境發生量子糾纏，從純態向混合態演化的過程。該過程是不可逆的，一般還伴隨著能量耗散。在彎曲時空背景下討論包含無限多自由度的量子場的退相干是相當困難的，對這個問題的嚴格討論和定量計算是一個非常重要並廣為關注的研究課題。

黑洞物理的內容非常廣泛，涉及到引力理論、量子力學和量子場論、統計力學的許多重要概念和方法。它們就像是埋在地下的富礦，等待人們去發掘、篩選。建立一個相互作用的統一理論，是愛因斯坦一生追尋的夢想，也是當今眾多物理學家不懈努力、積極探索的目標。深入認識引力與量子的本質，對建立一個終極理論有重要意義，對目前粒子物理、宇宙學及其它相關領域的發展也有積極的推動作用。正是部分地基於這種認識，有關黑洞物理的研究，作為重大問題“物質深層次結構和宇宙大尺度物理規律”的一部分，已經被寫進了未來15年的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》。

Dispersion relation, black hole thermodynamics and generalization of uncertainty principle, Li Xiang, Phys. Lett. B, 638(2006), 519

Brick wall model and the spectrum of a Schwarzschild black hole, Li Xiang and Zhao Zheng, Chin. Phys. Lett. 23(2006), 2016