魏少文：探索“黑洞”光景无限

　　黑洞热力学一直以来都是很热门的主题。兰州大学物理科学与技术学院教授魏少文长期从事广义相对论与引力理论的科学研究，特别是在黑洞热力学领域开展了一系列深入的研究，建立了黑洞“微观分子”模型，发展了一套研究黑洞微观结构的有效方法，提出了黑洞热力学拓扑性质的方法。

　　自霍金等物理学家建立黑洞热力学以来，黑洞的热力学性质和相变得到了广泛研究，深刻揭示了黑洞的热力学内禀属性。然而，如何依据其热力学性质对黑洞进行分类仍然是一个亟待解决的问题。2022年11月8日，《科技日报》刊登了一篇题为“黑洞热力学拓扑性质研究新法问世”的文章。讲述了魏少文等人经过合作，利用段一士Φ映射拓扑流理论研究了热力学参数空间中黑洞解的拓扑性质。“由于这些拓扑数是不依赖于黑洞具体参数的普适常数，对理解黑洞和引力本质问题具有重要意义，对量子引力理论的建立或许会提供新的线索”。

　　他与团队还建立和发展了黑洞“微观分子”模型，提出了计算黑洞“微观分子”间相互作用的新方法，为研究黑洞微观结构提供了新视角。黑洞熵独特的全息性质引起了引力、场论和弦论领域物理大家从不同角度去理解黑洞熵所对应的黑洞微观结构。他提出利用黑洞相变研究其微观结构，建立了一种新的理解黑洞微观结构的“微观分子”模型，并研究了这些分子之间的相互作用。热力学几何的提出者美国新佛罗里达学院G.Ruppeiner教授将魏少文及团队所做的工作介绍给了读者。同时研究中所提出的概念“blackholemicrostruc-ture”“blackholemolecule”等得到了国内外专家学者的普遍接受和应用。《环球科学》以题为“黑洞也是由分子组成的？”的科普文章对魏少文的研究工作进行了报道。

　　Gauss—Bonnet引力中黑洞热力学相变和相结构的研究是众多修改引力理论研究领域中最具代表和最受关注的前沿课题之一。在Einstein引力背景下，研究发现在AdS空间中的带电黑洞具有一个类似于范德瓦尔斯流体气—液相变的小黑洞—大黑洞的相变。然而在修改引力理论中是否存在这种相变或新型相变仍旧是一个亟待解决的问题。针对这一难题，魏少文在Gauss—Bonnet引力中研究了带电AdS黑洞，研究中首次发现了三相点结构，印证了修改引力理论中新型相变结构的存在，揭示了黑洞与普通流体之间的热力学共性，为建立黑洞微观结构模型奠定了坚实基础。他利用Fokker—Planck方程，得到了处于不同黑洞态上的概率的演化图像，从动力学角度证实了黑洞热力学相变过程确实可以发生，且处于3个黑洞相上的概率随着时间演化会出现丰富的振荡行为，深刻揭示了动力学相变过程中的特征行为。

　　本报记者  颜岩