魏益焕[1]2002年在《高维轴对称引力的探讨》文中研究表明本文主要探讨高维轴对称引力问题和黑洞热力学问题。第一章至第四章讨论高维轴对称引力问题,第五章给出极限EMD黑洞熵及相关问题的展望。 在第一章中,我们首先回顾了Kluza-Klein引力理论的发展历史。 在第二章中,我们简单地介绍高维Kluza-Klein引力理论的的几何结构和十一维超引力理论。几何上,高维时空是一个齐次纤维丛,其上的度规可通过适当的参数化约化为四维度规。在标准的五维Kluza-Klein理论的框架下,物理规律的表述不依赖于第五维坐标,即满足cylinder条件。在五维Kluza-Klein理论中,第五维有S~1拓扑,因此该理论允许场进行Fourier展开。在这个理论的发展历史上,十一维超引力理论占有重要的地位,它是超对称性与Kluza-Klein理论结合的结果,在这个理论中紧致化过程能按所希望的方式发生,七维空间被紧致而留下宏观上的四维时空。 在第叁章中,我们首先摘要Dobiasch和Maison,Gibbons和Wiltshire及Gibbons和Maeda等的工作。在标准Kluza-Klein框架下,Dobiasch和Maison讨论了一般球对称问题;在Dobiasch和Maison的工作基础上,Gibbons和Wiltshire讨论了五维球对称黑洞问题;Gibbons和Maeda给出带有任意耦合常数的高维引力模型及黑洞解。然后,摘要Chodos和Detweiler的工作,他们给出了带有电场的一般球对称五维时空解。最后,介绍Gross和Perry等的工作,他们讨论了带有磁场的五维时空解,其中Kerr-Taub-Bolt解是一个具有代表性的轴对称解。 第四章将给出我们在该研究领域的主要工作。提出了含有一个实参数的五维轴对称度规,这个实参数规定度规的号差。通过适当的手续,场方程化为带有参数的Ernst方程。提出带有参数的TS解类,当η=-1它给出通常的TS解,当η=1它产生带有电场的五维轴对称时空解。经过直接的计算带有磁单极子的解被重新发现,它矫正Kerr-Taub-Bolt解。证明带有电场的低能弦理论和带有电场的五维Kluza-Klein理论有相同的场方程。通过SO(2,η)变
朱曙[2]2011年在《黑洞熵、膜世界和熵引力若干问题的研究》文中研究指明在现代物理学的发展中,有许多方向可能进一步改变我们的时空观念,这些方向包括黑洞理论、额外维理论和引力熵力学说。论文的叁个部份分别探讨了这叁个方向的课题。第一部分使用Hopf指数定理分别研究了两种黑洞——4-维轴对称黑洞和NUT-Kerr-Newman黑洞的熵的拓扑起源和相变问题,计算了两种黑洞在不同拓扑状态下的Euler示性数,得到了不同状态下Kerr-Newman黑洞的熵0、A/4和NUT-Kerr-Newman黑洞的熵0、A/16、3A/16、A/4,指出了从恒星演化的这两种黑洞的一级拓扑相变的相变潜热都在γ爆的能量级范围10 51 ergs→1054ergs内,因此从恒星演化的黑洞一级拓扑相变是γ爆的可能成因之一。第二部分在具有微小的倾斜额外维、很小的、静态radion场的五维膜世界中,推导了四维爱因斯坦方程的低能有效形式。接下来展示了首阶上的类Israel联结条件,正是它导致可以从交叉度规得到传统的牛顿常数。在额外维与时间横截且空间平坦的膜上以及低能情况下,得到了标准的费雷德曼方程。发现正是牛顿常数暗示了新增的额外维倾斜的条件。指出若倾斜非常小,对应的宇宙是刚性(stiff)流体主导的;若倾斜增加一点点,则理论上当前宇宙可以有一个自加速过程。最后,得到了五维爱因斯坦方程在全时空的一个简单解,并阐明了这个宇宙在当前加速而在不久之前减速膨胀。第叁部分从两种典型的修正引力理论——Gauss-Bonnet引力和f(R)引力——的场方程出发研究了n维球对称时空中引力作为熵力出现的问题。在Gauss-Bonnet引力中,分别在静态和动态时空背景下分离出了熵力项naFa,得到了相应的自引力修正因子χGB,χGB’;在f(R)引力中,则分别在静态时空和FRW宇宙背景下分离出了熵力项naFa,分别得到了相应的自引力修正因子χf(R),χf(R)’。在Gauss-Bonnet引力中,静态和动态情况具有相同的修正因子,而在f(R)引力中并非如此。在Gauss-Bonnet引力中的n维时空下推导了Wald-Kodama熵,并在f(R)引力中分别在n维静态时空和FRW时空下得到了广义Misner-Sharp能量。
李慧玲[3]2018年在《黑洞的量子效应和强引力场弯曲时空相关问题的研究》文中进行了进一步梳理本文研究内容涉及与黑洞信息丢失疑难、半经典量子化、引力修正及全息性质相关的前沿热点课题。黑洞的量子效应的研究主要包括黑洞视界面积的量子化与广义不确定原理(GUP)影响下的量子隧穿辐射。强引力场弯曲时空相关问题的研究包括以下两方面:其一是在芬斯勒黑洞形成的强引力场弯曲时空中,考虑GUP引起的量子引力效应,探讨修正引力下的芬斯勒黑洞的热力学有关性质;其二是在全息框架下研究强引力场弯曲时空中包括标量场毛发效应的高维AdS hairy黑洞的全息范德瓦耳斯相变。本文具体研究内容及主要结果如下:1.对Majhi和Vagenas提出的绝热不变量进行修正,推导了适用于轴对称黑洞的新的绝热不变量,即协变的绝热不变量,由此在不同坐标下量子化了Kerr黑洞的视界面积。结果表明:在这些坐标系下的视界面积都为(35)A(28)8?l_p~2,其面积谱是等间距的,这与Bekenstein最初的建议是一致的。这里值得强调的是,运用此协变的绝热不变量,能给出面积谱协变性的结果。并且,与准正规模分析相比,所推导的面积谱并不需要施加小角动量的限制,此方法简单且具有普遍性。2.考虑GUP的影响,我们首先在G?del时空中研究了叁维黑洞费米子的隧穿辐射及残余,发现G?del参数和GUP参数对此叁维黑洞的费米隧穿辐射的量子修正及残余都产生了重要影响,且其残余的产生需要满足一定的条件,这与非G?del时空的引力背景下的情形不同。接着,我们研究了五维轴对称的Myers-Perry黑洞的量子隧穿辐射和残余问题,结果表明:修正的隧穿率中作用量虚部的非线性项的存在,这意味着辐射谱不再是纯热谱,辐射模式之间的关联能够提供部分信息。并且发现,GUP引起的量子引力的修正能有效降低Myers-Perry黑洞温度的增长,阻止黑洞完全蒸发,导致黑洞残余的产生,由此维持信息守恒是可能的。最后,我们将此方法推广到了高维G?del黑洞的情形,结果表明,考虑GUP影响的量子隧穿方法在这样的引力背景下仍然是有效的。3.基于GUP影响的量子隧穿辐射,我们研究了芬斯勒黑洞的相变和稳定残余的形成。结果表明,此黑洞的残余与Planck质量及Finsler参数和GUP参数密切相关。发现在接近普朗克尺度时,芬斯勒黑洞存在一临界质量,在这一临界质量处,修正的热容截断,意味着带有负热容的芬斯勒黑洞经历相变转变到具有正热容的黑洞。并且,考虑量子引力效应的影响,所得到的修正的芬斯勒黑洞的温度随着质量的降低而增加,但在临界质量处,温度达到了最大值。然而,当质量小于临界质量时,修正的温度随质量的降低而单调减小。并且,当黑洞质量趋于最小质量时,修正的温度和修正的热容都趋于零,熵也达到了最小值,这样,芬斯勒黑洞停止蒸发,不再与外界交换能量。结果,在这一芬斯勒引力背景下黑洞就形成了稳定的残余,并避免了黑洞裸奇点的出现及信息丢失疑难问题。此外,研究结果表明:不论芬斯勒黑洞辐射费米子还是标量粒子,在蒸发的最终阶段都能形成稳定的残余。4.基于全息的动机,除了黑洞熵,我们主要利用纠缠熵,两点关联函数和Wilson loop研究了包括标量场毛发效应的五维AdS hairy黑洞相的结构,展现了hairy参数对相变的影响。研究结果表明:在固定标量荷的系综下,通过选择合适的hairy参数,纠缠熵,两点关联函数及Wilson loop能够成功捕获五维AdS hairy黑洞相结构的信息,展现和黑洞熵类似的全息范德瓦耳斯相变。同时,对一阶相变,我们核实了麦克斯韦等面积法则,对二阶相变,通过数值计算得到了与液-气流体范德瓦耳斯相变同样的临界指数。并且,我们将研究工作推广到了更复杂的荷电AdS hairy黑洞的情形,采用数值方法计算了相变临界值并绘制了等电荷相变曲线。结果表明:在正则系综下(维持黑洞电荷固定),通过选择合适的hairy参数,和黑洞熵一样,利用两点关联函数和纠缠熵能够观察到全息范德瓦耳斯相变。此外,对于纠缠熵和两点关联函数,通过选取不同比率的电荷值对等面积定律进行了大量的数值计算。结果发现:等面积定律仅仅在近临界点有效,而在远离临界点的区域,相对误差变大,等面积定律在这些平面上不再成立。
李鹏[4]2011年在《Lovelock-Born-Infeld黑洞及其热力学研究》文中研究说明宇宙学原理提出,在宇宙尺度上宇宙是均匀且各向同性的。暗物质和暗能量占据宇宙总能量的绝大部分,黑洞作为暗物质的一种理论模型备受关注。超弦理论/M理论的研究中Lovelock引力作用量产生对诸多问题的修正,由此,高维时空引力理论引起物理学家的深入研究。本文中,我们讨论高维时空的Lovelock引力：叁阶Lovelock作用量耦合非线性的Born-Infeld电磁场的情形,得出相应的黑洞解并计算其热力学性质,讨论不同时空结构下的7维渐近AdS时空中黑洞的稳定性；利用相关辐射,计算黑洞Hawking辐射的相关性,讨论信息丢失问题。首先,利用度规代入作用量变分的方法求得引力场方程和电磁场方程,给出Lovelock-Born-Infeld黑洞的静态球对称解。其次,在Lovelock引力中二阶、叁阶系数满足3α3=α22=a2的情况下计算得出黑洞的热力学性质；在k=0,1,-1的不同时空结构下的7维AdS时空中,极端黑洞存在于k=0,1的AdS时空中；黑洞的稳定性讨论得出,参数α,β,ι均对黑洞的热容产生一定的影响,但并不影响函数的变化趋势,在k=0时,黑洞始终是局域稳定的,在k≠0时当黑洞的质量大于某一值时,黑洞的热容恒为正值,黑洞有可能稳定存在,且在k=-1时,有可能存在极小质量的稳定黑洞。最后,我们给出熵的量子修正形式,利用半经典的辐射几率公式,计算得到依次辐射的两个粒子的相关度并不为零,黑洞的Hawking辐射是相关的；一个完整过程的黑洞熵计算得出,相关辐射的Lovelock-Born-Infeld黑洞辐射中不存在信息丢失问题。
黄保法[5]1990年在《具有球和轴对称的五维Einstein-Wesson引力理论的探讨》文中指出本文采用解析方法,严格地推导了五维空间-时间-质量流形的Einstein-Wesson广义相对论的非宇宙学的球对称Schwsrzschild和轴对称Kerr解,并且得到了一个球对称的宇宙学问题具有物理实在意义的解析解.
赵云[6]2014年在《高斯—伯纳特项可以使宇宙加速膨胀吗？》文中指出众所周知,我们的宇宙自大爆炸开始就一直在膨胀。但是对于宇宙到底是在加速膨胀还是在减速膨胀的讨论,直到1998年才得到答案。由佩尔马特(S.Perlmutter)领导的超新星宇宙学工程和施密特(B.Schmidt)所领导的高红移超新星研究小组,观测距离我们很远的宇宙中爆发的超新星,对我们所处的宇宙进行描绘。通过计算超新星与我们的距离以及它们远离我们的速度或者红移,得出了宇宙正在加速膨胀的结论。并且WMAP的数据与星系的大尺度分布更加确定了这一结论。因此,物理学家们提出了许多的宇宙学模型来解释宇宙的加速膨胀。首先,本文回顾了宇宙学的现状,宇宙学原理与标准宇宙学模型,并强调了宇宙学中除了状态函数之外的另一个重要参量——减速因子q,并对其取值与宇宙的膨胀进行了讨论。紧接着讨论了描述宇宙加速膨胀的几个模型,如：暴胀模型,宇宙学常数模型以及描述高维宇宙学的卡鲁扎-克莱茵理论,并对这几种模型的特点与理论上的不足做了大致回顾。其中重点介绍了卡鲁扎-克莱茵理论框架下的M理论,介绍了弦理论、超弦理论以及M理论的知识,重点讨论了M理论的膜世界模型。这个理论将真实宇宙看作是一个1+3维的膜(brane)嵌入了一个1+3+d维的bulk。标准模型粒子被束缚在了膜上,而引力却可以在bulk中自由传播。这一模型在低能情况下可以恢复到广义相对论,但是在高能量时引力“泄漏”到bulk中,表现出一种真正的高维的方式。接着举了膜世界模型中比较典型的RS-1与RS-2模型为例,介绍了他们的一些动力学性质。最后,回到膜世界宇宙学,并在膜世界模型的作用量中引入了高斯-伯纳特(Gauss-Bonnet)项。因为它的运动方程中不含有度规的两阶以上的导数项,高斯-伯纳特项在四维或者低于四维时表现为一个表面项,但在高维中具有动力学意义,在理论上它可以被解释为宇宙加速膨胀的原因。所以,我们利用超新星宇宙学,将Ia型超新星数据引入,去拟合模型中的耦合系数,并通过描绘状态函数、哈勃参数尤其是减速因子的函数图像,来检验高斯-伯纳特项是否可以成为宇宙加速膨胀的有力候选者。
刘立晖[7]2008年在《膜世界引力体系的场扰动与稳定性》文中研究表明本文研究了带额外维的高维时空背景下的高能物理的两个问题.第一个问题涉及额外维度的探测.在文中研究了一类膜世界黑洞在膜上的吸收与辐射谱.主要计算了标量粒子与引力子的吸收与辐射.其结果有别于经典的4维Schwarzschild黑洞的结果.该区别可理解为是额外维度的存在在膜上留下的痕迹.第二个问题涉及黑弦的稳定性,研究了3+1维的BTZ黑弦在旋量场与引力场扰动下的稳定性.发现了不稳定的准正则模,证明了BTZ黑弦的动力学不稳定性.此结果印证了早先通过熵比较作出的热力学分析所预测的BTZ黑弦的不稳定.
陈德友[8]2011年在《黑洞霍金辐射、对偶性及相关问题的研究》文中研究说明本文综述了黑洞的基本知识和到目前为止所取得的研究成果,并详细介绍作者博士期间在黑洞霍金隧穿辐射、面积量子化以及对偶性这叁个方面的研究工作。本文分为七章,具体内容如下:第一章是综述部分。我们在该章对黑洞的形成、蒸发、热力学性质和探索等方面进行了阐述。第二章目的是将Parikh、Wilczek的工作推广到荷电粒子的霍金辐射。我们采用半经典量子隧穿方法对Einstein-Maxwell-Dilaton-Axion(EMDA)时空中标量荷电粒子的霍金辐射进行研究,其结果表明霍金辐射谱不是纯热谱,粒子隧穿率与Bekenstein-Hawking熵变有关。这与Parikh、Wilczek以及张靖仪等人的结果一致。同时,采用路径积分方法对Taub-Nut时空中带质量粒子的隧穿行为进行了研究,得到黑洞的霍金温度与以前的结果一致。第叁章讨论费米子隧穿辐射。这部分内容关键是构造伽马矩阵。对于轴对称黑洞,考虑到视界附近能层中的物质场被拖曳着进行运动和伽马矩阵构造的方便性,我们在拖曳场中对费米子的隧穿辐射进行讨论。对de Sitter时空中费米子隧穿辐射的研究表明:具有正频的粒子在宇宙视界处的能量测得为负值。对Horava-Lifshitz引力理论中费米子隧穿辐射的研究表明:该引力理论的相关参数对黑洞霍金温度进行了约束。第四章,考虑到Nation等人关于一维量子通道描述光子的霍金辐射和Bekenstein、Mayo对黑洞维数约束的工作,我们将黑洞约束为一维,采用一维通道同时对Kerr和Kerr-Newman时空中费米子和玻色子的霍金辐射进行讨论。同时,对黑洞的热导率和电导率进行了研究,其结果表明:热导率只与黑洞表面引力有关,且不均匀;电导率只与粒子的电荷有关。在讨论中,隧穿粒子的磁量子数被视为广义的荷,相应的化学势等于磁量子数乘以角速度。第五章,结合Maggiore关于QNMs的新解释和黑洞热力学第一定律,我们对de Sitter时空中Schwarzschild黑洞和高维Reissner-Nordstrom黑洞在接近极端情况下的面积谱进行了讨论。其结果表明,面积谱和熵谱是等间隔的,与黑洞的参数无关。该结果具有普遍性,对于其它非极端黑洞同样适用。第六章是Kerr/CFT对应的进一步延伸。我们对EMDA黑洞在极端和非极端情况下的对偶性进行了讨论,得到该黑洞“near”区域存在共形对称性,但由于矢量场的局域定义和方位角的周期性,这种对称被视为瞬时破缺。在非极端情况下,我们得到“near”区域的吸收截面,它精确地与二维共形场理论(CFT)中有限温度的吸收截面相等。通过Cardy公式得到黑洞微观熵与Bekenstein-Hawking面积-熵相等。在极端情况下,通过重新定义共形坐标,研究了CFT和无质量标量场空间解的对偶性。得到微观熵与面积-熵相等。第七章给出全文的总结和以后工作的一些设想。
魏少文[9]2012年在《W弦场论实现的新进展和黑洞背景下的强引力效应》文中研究指明本文主要研究了w弦的自由场实现及Becchi-Rouet-Stora-Tyutin (BRST)荷的构造,以及黑洞背景下的强引力效应这两个方面的问题。论文的第一部分主要是对W2,s弦的标量场和旋量场实现进行了研究：首先,研究了Virasoro代数和W2,s弦的标量场和旋量场实现。结果表明BRST方法不仅适用于W弦的标量场实现,而且对于旋量场的实现也非常有效。其次,利用旋量场的性质,借助于BRST荷的阶化假设QB=Qo+Q1和幂零性质QB2=0,我们首次对半整数的W2,s弦进行了实现并得到了许多有意义的结果,与其相应的BRST荷也一一进行了构造。第叁,基于线性的W1,2,s代数,我们得到了W2,s弦的双标量场和双旋量场实现。另外,在对W2,s弦的自旋为s的流重新标度后,我们还研究了W2,sM(?)W2,sL弦系统中Liouville子系统在中心荷奇异点的实现问题。该子系统的物理态也给出了初步的探讨。这是W弦理论在国际上的新的发展。论文的第二部分主要针对当前国际引力学界关注的强引力效应,黑洞粒子加速器和强引力透镜效应进行了深入的研究。主要完成的工作包括：第一,研究了弯曲时空中两个粒子从无穷远处由引力场的作用运动到黑洞视界面上进行碰撞的碰撞质心能问题。研究指出,对于Kerr-Newman (KN)黑洞,为了得到一个无穷大的碰撞质心能,碰撞粒子需要具有临界角动量,而且极端黑洞的自旋参数也需要满足一定的约束。但是考虑到粒子的反冲效应后,碰撞的最大质心能将被极大的降低到普朗克能标以下,从而会破坏KN黑洞作为一个极高能标粒子加速器。而对于弦理论黑洞来说,考虑了反冲效应之后,一个近极端黑洞仍可以作为一极高能标粒子加速器。这一结果提供了一种探测Planck能标物理的机制,为用天文观测数据来研究极高能标物理提供了一条有效的途径。第二,利用光子在弯曲时空中的运动方程,分别对静态、球对称时空和稳态、轴对称时空下的强引力透镜效应进行了深入的研究。在静态、球对称黑洞背景下的强引力透镜效应和黑洞的高能吸收散射截面之间建立了直接的关系,通过该关系,我们可以将对黑洞高能吸收散射截面的理论研究转化为对黑洞的强引力效应的天文观测。另外我们还对带宇宙弦的Kerr黑洞的强引力透镜效应给出了深入的研究。计算得到了光子在经过黑洞时的偏转角和相应的天文可观测量。借助于光子的逆向行进轨道,考察了透镜效应的临界曲线和焦散结构。为天文上对强引力透镜的有效观测提供了一定的理论依据。
贾冬燕[10]2010年在《DBI-AdS时空中黑洞的热力学》文中指出新的宇宙物质组成改变了人们的旧宇宙观,也为人类探索宇宙留下了很多的悬念,从而促使人们进行新的思考。暗物质和暗能量也成为现代物理学和宇宙学中最活跃的领域之一,黑洞作为暗物质和暗能量的一种模型具有很重要的研究价值。根据着名的无毛定理,鉴于热力学描述的物理规律是不依赖于系统结构的细节,人们把黑洞等效成一个热力学系统,从而建立了黑洞热力学。近几年来物理学家们把注意力集中在各种类型黑洞的热力学研究上,希望通过对黑洞热力学的研究能对黑洞物理的本质有更深入的认识。本文主要有叁个部分组成:第一部分,结合前辈们的成果,写出DBI-AdS黑洞度规和作用量的一般函数表达式,应用文献[5]中Harry等物理学家的方法,得到度规的准确表达式。应用已经求出的度规,求解出作用量的准确表达式。第二部分,我们讨论了DBI-AdS黑洞的热力学。根据作用量和巨配分函数的热力学关系,得到巨配分函数。应用黑洞热力学定律和热力学物理量之间的关系式,讨论并求解出DBI-AdS黑洞的一些热力学量,探讨了DBI-AdS黑洞的热力学性质,同时讨论此系统的稳定性。弯曲时空中Dirac场的解现在已经变成一个很重要的问题。文献[63]中讨论了在Kerr-Newman黑洞背景下,具有质量并携带电荷的Dirac场的类时渐变。第叁部分,我们准备讨论DBI-AdS黑洞背景下的,具有质量并携带电荷的Dirac场的类时渐变,关于这一工作,作者正在进行研究的相关进展。
参考文献：
[1]. 高维轴对称引力的探讨[D]. 魏益焕. 北京师范大学. 2002
[2]. 黑洞熵、膜世界和熵引力若干问题的研究[D]. 朱曙. 上海大学. 2011
[3]. 黑洞的量子效应和强引力场弯曲时空相关问题的研究[D]. 李慧玲. 电子科技大学. 2018
[4]. Lovelock-Born-Infeld黑洞及其热力学研究[D]. 李鹏. 西北大学. 2011
[5]. 具有球和轴对称的五维Einstein-Wesson引力理论的探讨[J]. 黄保法. 天文学报. 1990
[6]. 高斯—伯纳特项可以使宇宙加速膨胀吗？[D]. 赵云. 上海师范大学. 2014
[7]. 膜世界引力体系的场扰动与稳定性[D]. 刘立晖. 复旦大学. 2008
[8]. 黑洞霍金辐射、对偶性及相关问题的研究[D]. 陈德友. 电子科技大学. 2011
[9]. W弦场论实现的新进展和黑洞背景下的强引力效应[D]. 魏少文. 兰州大学. 2012
[10]. DBI-AdS时空中黑洞的热力学[D]. 贾冬燕. 宁波大学. 2010
标签：力学论文; 宇宙背景辐射论文; 宇宙起源论文; 黑洞效应论文; 高维空间论文; 宇宙模型论文; 宇宙膨胀论文; 黑洞宇宙论文; 科学论文; 宇宙学论文; 引力波论文;