黑洞的热性质与特征扰动

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本文总结了作者三个方面的工作.一是用量子遂穿法研究彩虹引力中的黑洞霍金辐射;二是计算和分析彩虹引力中黑洞的特征扰动;三是用广义不确定原理讨论黑洞熵. 在第二章,我们将Parikh-Wilczek的量子遂穿法推广到结论包括黑洞熵的量子修正项的情况.为此,我们将量子遂穿法应用到彩虹引力这一量子修正时空中.为了得到包含黑洞量子修正熵的遂穿率,我们要求在Parikh-Wilczek的量子遂穿框架中给出黑洞的量子修正熵.计算中设定了合适的来自修正狭义相对论的能量修正函数,并将该修正函数体现的时空能量依赖性特点与时空的热性质相联系.为了在遂穿过程中应用能量守恒,我们给出并应用了彩虹引力中修正Schwarzschild 黑洞的ADM能量.对于有质量粒子,通过考虑量子遂穿的瞬时性和时空同时性条件,在不考虑波函数和势垒的具体形式的情况下,给出了其径向坐标变化率.我们对无质量和有质量粒子的遂穿率进行了分别计算,均得到了遂穿率与黑洞量子修正熵的改变相联系的结论.与此同时,得到了彩虹引力中修正 Schwarzschild黑洞的量子修正熵,且其具体表达式与黑洞量子修正熵的一般形式相一致.另外,还得到了时空量子效应修正的辐射谱,该辐射谱比Parikh-Wilczek 的自引力修正谱进一步偏离了纯热谱.我们的结论表示,在考虑到黑洞熵的量子修正项的情况下,黑洞辐射过程中满足信息守恒仍然是可能的. 在第三章,利用Parikh-Wilczek的量子遂穿法计算了带电粒子的辐射率.我们在一般静态黑洞中,在没有具体度规分量表达式的情况下,对带电粒子的量子遂穿进行了一般分析和讨论,得到了遂穿率与黑洞熵改变相联系的结论.在此基础上,对带电粒子在一具体静态dilaton黑洞中的辐射率进行了具体计算,所得结果支持了一般静态黑洞中的遂穿分析和结论.然后,我们对Parikh-Wilczek的量子遂穿法的一般特点及其与黑洞信息疑难的关系进行了讨论. 在第四章,在彩虹引力背景中,考察了黑洞的特征扰动及其在量子理论中的含义.首先利用计算黑洞特征扰动的单值法计算了修正Schwarzschild黑洞的渐近特征扰动,得到了不同于普通Schwarzschild黑洞且具有能量依赖性的特征扰动频率.同时我们看到,该渐近特征扰动的能量依赖性可以通过黑洞的温度来体现,Hod 猜想在修正Schwarzschild时空中是成立的,但这里的Hod猜想具有时空量子化的修正因素.然后,将该渐近特征扰动频率与彩虹引力中修正Schwarzschild黑洞的面积量子化和圈量子引力相联系,得到了该彩虹引力的面积谱和圈量子引力理论中的Barbero-Immirzi参数.我们得到,这里的面积谱租Barbero-Immirzi 参数是非能量依赖的,而且与在普通Schwarzschild黑洞背景中得到的结果是一样的. 在第五章,利用广义不确定原理计算了黑洞视界上的量子熵,并对结果进行了讨论.根据广义不确定原理给出的量子态密度,我们对黑洞熵的膜模型进行改进,通过计算黑洞视界上量子场的统计熵,得到了黑洞的Bekenstein-Hawking熵.过程中没有引入任何截断和近似计算.我们分别对静态黑洞和动态黑洞的情况进行了计算,并且得到了相同的结果.该计算和结果可以体现黑洞熵是视界的内禀性质和黑洞熵的全息描述.另外,利用标准的Bekenstein-Hawking熵公式,我们给出了广义不确定原理中引力修正参数的具体量值. 在第六章,对今后的工作进行了展望.
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