7月30日，吉林大學(xué)物理學(xué)院2016屆唐敖慶班本科畢業(yè)生、物理學(xué)院預(yù)留師資王志偉在自然出版集團(tuán)旗下的《Nature Communications》發(fā)表題為《遠(yuǎn)離黑洞視界的普通表面不滿足熱力學(xué)定律》(“Surfaces away fromhorizons are not thermodynamic”)的研究成果。王志偉為論文的第一作者兼通訊作者，吉林大學(xué)物理學(xué)院為論文的第一單位。
上世紀(jì)七十年代，Bekenstein和霍金等人證明了黑洞視界（horizon）具有溫度，黑洞熵正比于其表面積；這一結(jié)論現(xiàn)已廣泛地被理論物理學(xué)家所接受。2011年，Erik Verlinde基于普通平面（全息屏）也具有溫度和熵這一假設(shè)，證明了引力只是一種熵力，愛因斯坦方程也可以由此推導(dǎo)出來。這一理論轟動了整個理論物理界，因為這意味著一種包含廣義相對論的更廣泛的理論（相對論++）可能即將產(chǎn)生。文章發(fā)表僅7年就被引逾千次，并于2018年6月份被今日物理（Physics Today）評為自2010年以來最具影響力的5篇物理論文之一（排名第三）。然而，Erik Verlinde文章中普通平面具有溫度和熵這個基本假設(shè)卻是直接推廣自霍金等人的黑洞熱力學(xué)定律，沒有經(jīng)過嚴(yán)格證明。為驗證這個假設(shè)的真實性，王志偉和其導(dǎo)師Samuel L. Braunstein教授推廣了霍金等人1973年的經(jīng)典分析，嚴(yán)格地把關(guān)于黑洞熱力學(xué)第一定律的分析從“黑洞視界”推廣到“任意普通平面”。結(jié)果證實，黑洞視界嚴(yán)格滿足熱力學(xué)第一定律，而普通平面不滿足熱力學(xué)第一定律，這就意味著普通平面并不具備熱力學(xué)意義上的溫度和熵。所以Erik Verlinde文章中關(guān)于普通平面具有溫度和熵的基本假設(shè)是錯誤的。王志偉和Braunstein的研究結(jié)論從根本上證明了這一理論和廣義相對論是不相容的，同時Erik Verlinde提出的理論也并不是包含廣義相對論的新理論。
另外，Kip Thorne（2017年諾貝爾物理學(xué)獎得主）于上世紀(jì)八十年代猜想黑洞的延伸視界應(yīng)該也是符合熱力學(xué)第一定律的，然而30多年來沒人能證明這一猜想。王志偉和Braunstein教授的工作也第一次嚴(yán)格證明了這一猜想的正確性。
這項研究工作使依賴于全息屏的量子引力學(xué)分支由原來的直接包含廣義相對論變成與之不相容，將逼迫這一理論重新討論其基本假設(shè)；如果討論不成功，將有可能徹底終結(jié)這一新興理論。與此同時，延伸視界符合熱力學(xué)規(guī)律的猜想第一次得到嚴(yán)格證明，由猜想變成了擁有更穩(wěn)定根基的理論。
文章發(fā)表后，王志偉和Braunstein教授接受了科學(xué)媒體Phys.org的專訪。Phys.org以“Study finds flaw in emergent gravity”為題對該研究工作進(jìn)行了報道。迄今，該報道已經(jīng)被包括被Inquisitr在內(nèi)的多個新聞網(wǎng)站轉(zhuǎn)載、轉(zhuǎn)發(fā)700余次。
王志偉曾獲吉林大學(xué)自強(qiáng)自立標(biāo)兵，物理學(xué)院院長獎學(xué)金，本科期間曾以第一作者兼通訊作者在“Scientific Reports”上發(fā)表研究論文。
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