黑洞量子效应的理论研究

论文摘要

本文研究了黑洞的一些量子效应,包括Hawking辐射,似正规模以及黑洞的量子化。Hawking辐射和似正规模与引力波的探测有着密切关系,前者为后者提供理论指导,后者为前者提供实验论证。另外,黑洞的量子化在建立完备的量子引力中具有非常重要的作用,类似于氢原子的量子化在量子力学中的地位。因此,对黑洞的量子效应的研究有着巨大的理论意义。论文共分四个部分。第一部分主要介绍了经典黑洞的几何性质,主要包括无限红移面和视界,并重点讨论了Penrose图的基本特性。第二部分主要介绍了黑洞主要的量子效应的基本概念和计算方法。第三部分我们主要研究了在五维最小标准超引力下旋转带电Godel黑洞的Hawking辐射。通过使用衔接技术,我们计算出对应的吸收因子,分析了Godel黑洞的三个参数对吸收因子的影响。另外,我们获得产生超辐射的条件。第四部分我们根据最近对似正规模新的物理解释,研究了四维时空中近极端Schwarzschild-de Sitter黑洞的量子化。使用Kunstatter的方法,我们获得了黑洞的视界面积谱,发现它与最初Bekenstein对非极端黑洞面积谱的猜想完全相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 经典黑洞的基本性质
• 1.1 黑洞的历史
• 1.2 黑洞的几何性质
• 1.2.1 黑洞的无限红移面
• 1.2.2 黑洞的视界
• 1.2.3 时空的因果结构与Penrose图
• 1.3 黑洞的动力学性质
• 1.4 小结
• 2 黑洞的量子效应
• 2.1 黑洞的Hawking辐射
• 2.2 黑洞的似正规模
• 2.3 黑洞的量子化
• 2.3.1 引力量子化
• 2.3.2 圈量子引力
• 2.3.3 黑洞的量子化简介
• 2.4 小结
• 3 旋转带电Godel黑洞的量子辐射
• 3.1 旋转带电Godel黑洞的精确解
• 3.2 解析求解辐射的波动方程
• 3.3 旋转带电Godel黑洞的灰体因子
• 3.4 近极端旋转带电Godel黑洞的灰体因子
• 3.5 小结
• 4 近极端黑洞视界面积的量子化
• 4.1 似正规模新的物理解释
• 4.2 近极端Schwarzschild-de Sitter黑洞的似正规模
• 4.3 近极端Schwarzschild-de Sitter黑洞视界面积的量子化
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢