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本文由五部分组成。其中前三部分为综述,后两部分为自己的研究工作。
在第一部分中,我们主要综述了有关黑洞热力学的一些基本概念与基本结论。我们知道,在广义相对论的理论基础上,自从黑洞被提出之后,人们发现黑洞物理与热力学之间有很多相似之处。而且类似于热力学中的四定律,Bardeen、Carter和Hawking于1973年总结出了黑洞力学四定律。更进一步的研究发现,这种相似性甚至可直接看作普通热力学在黑洞物理中的应用。
在第二部分中,我们介绍了信息疑难和Parikh-Wilczek提出的隧穿模型。1976年Hawking辐射被发现后,它不仅使得黑洞力学四定律变为黑洞热力学四定律,同时也给理论物理带来了巨大的信息疑难问题,而且到目前为止该问题尚未能有一个满意的答案。Parikh-Wilczek于2000年提出的隧穿模型,在某种程度上能对信息疑难问题做出一定的解答。
在第三部分中,我们以二维闵氏时空为例,简单介绍了Unruh效应。这部分的综述主要与第五部分的工作有关。
第四部分和第五部分,主要是我的研究工作。第四部分包括有关静止质量不为零的粒子的量子隧穿辐射的一系列工作。这些工作都是在Parikh-Wilczek 的隧穿模型下,对静态球对称黑洞辐射无质量粒子情形的进一步推广。在对任意维史瓦两黑洞、G.H.Dilaton 黑洞的有质量粒子的量子隧穿辐射作研究之后,我们发现,与相应的无质量粒子的量子隧穿辐射情形相比,虽然黑洞辐射的粒子种类不同,但结果是一致的,都支持信息守恒。并且从计算的定量角度来看,此结果不依赖于粒子种类的原因是与黑洞的内禀温度有联系的。进一步的研究发现,这种不依赖性的更深层次的原因源于隧穿模型与黑洞热力学定律密切相关。而且,利用这种相关性,我们又发现,不但在对作用量的虚部进行积分时可以避免直接积分的困难,而且会使得整个的计算大为简便。
第五部分主要讨论的是Kruskal时空中的类Unruh效应。它是在第三部分综述的基础上,对Unruh 效应的进一步推广。我们发现,有可能对于任意时空中的类光超曲面,都可以找到相应的观者,使得对于这些观者而言,它们可以检测到源丁该类光超曲面的辐射。