国家自然科学奖初评通过项目-引力体系动力学和热力学性质及其内在联系的研究
| 项目名称： | 引力体系动力学和热力学性质及其内在联系的研究 |
| 推荐单位： | 中国科学院 |
| 项目简介： | 本项目属于相对论和引力论领域。 上世纪70年代霍金等著名物理学家利用广义相对论和量子力学揭示了黑洞具有热力学性质, 这激发了诺贝尔物理奖获得者't Hooft在1993年提出引力全息性质的概念，这是引力不同于其它三种基本相互作用的重要特征。40多年来引力的动力学和热力学性质及其联系一直是国际上理论物理研究的重要前沿课题。蔡荣根，王斌，张元仲及其合作者自1990年代初就开始对包括黑洞和宇宙引力体系的动力学和热力学性质及其内在联系开展了深入系统的研究，主要发现点如下： (1)发现了爱因斯坦场方程的Gauss-Bonnet拓扑黑洞精确解，论文成为国际上关于Gauss-Bonnet 黑洞的三篇开创文章之一，成为许多后续研究的出发点，该解被称为Boulware-Deser-Cai黑洞解；发现了拓扑德西特时空解，证实了一个关于德西特时空质量上限的重要猜测，为理解德西特时空的经典和量子性质奠定了基础，对此解的命名被国际同行广泛采纳；（2）研究了带荷反德西特黑洞的动力学，证明小反德西特黑洞准正则振荡频率不随温度变化，澄清了文献中的争论；第一个在反德西特时空中引入可调曲率耦合常数，揭示不同拓扑背景中与曲率耦合的标量场波动行为；建立了(反)德西特时空中黑洞热力学和共形场论的Cardy-Verlinde 公式的联系；将引力的热力学性质和全息性质的研究应用于动力学时空，在真实的各向异性的宇宙模型中发现利用引力的热力学和全息性质可以挑选符合物理的宇宙模型；（3）揭示了引力背景中动力学和热力学之间的内在联系，建立了宇宙表观视界的热力学。从热力学第一定律出发完整地推导出了描述宇宙时空动力学的Friedmann方程；在国际上首次证明宇宙学表观视界具有霍金辐射。所揭示的引力体系动力学和热力学的内在联系，为理解引力本质提供了新思路。 本项目在影响因子4以上的国际物理杂志（如Phys.Rev.Lett. Nucl.Phys. B, Phys.Lett.B, Phys.Rev.D,JHEP和JCAP等）上发表260余篇论文。根据美国斯坦福大学SLAC实验室高能物理数据库统计相关工作被国际同行引用8300余次，被引用50次以上论文71篇，其中21篇被引用超过100次。8篇代表性论文被SCI他引762 次。有关黑洞动力学和热力学成果两次被Natural China作为研究亮点报道；宇宙表观视界霍金辐射工作被英国Class.Quant.Grav.编委选为2009-2010年度亮点论文；相互作用暗能量成果被Phys.Lett.B评为2005年-2010年引用最高的10篇论文之一(排名第五）；一篇论文入选2009年度中国百篇最具影响国际学术论文。项目成员被邀请担任多个国际系列学术会议国际组委（如ICGA,CosPA,APCTP Forcus Program等），多次被邀请在相关国际学术会议上作大会邀请报告。 |
| 主要完成人： |
蔡荣根 是该项目的负责人之一，在发现点1，2，4和6的研究中作出了重要贡献，其中在发现点1，2，4和6中在提出思想，完成相关论文中起了重要作用。占本人工作量80%以上。 王斌 是该项目的主要负责人之一，在发现点3，5和6的研究中作出了重要贡献，其中在发现点3和5中提出思想，完成计算和论文中作出了主要贡献，在发现点6的宇宙学表观视界第二定律的研究中起到了主导作用。占本人工作量80%以上。 张元仲 在本项目的发现点1和2的研究方面研究中起了重要作用，其中在分析代表论文2和3中提出的解中起了重要作用。占本人工作量的60%以上。 |
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