高维RNdS黑洞和渐近Dilaton AdS黑洞中标量场的不稳定性

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给定构型的稳定性在物理学中是一个非常重要的研究领域。对于这样一个不稳定性的潜在机制的研究可以提升我们对于系统动力学的理解,同时得以预测有哪些系统也能表现出相似的不稳定性。关于黑洞的稳定性的探讨对我们研究黑洞的产生、演变以及衰变都起到了非常重要的作用。同时,该研究与宇宙监督猜想也密切相关。本文主要集中于对高维RNdS黑洞中标量场的稳定性进行研究,以及通过计算在黑洞背景时空下这些标量场的准正则模来研究其与宇宙监督猜想的关联。另外,本文也研究了渐进Dilaton AdS黑洞的超辐射现象及其不稳定性。第一章中,总结了黑洞的基本知识和黑洞的研究历史,给出了爱因斯坦场方程的一些精确解和相关的基本概念。我们着重解释了黑洞的不稳定性和Schwarzschild黑洞稳定性的概念,同时对其他的一些高维黑洞的稳定性进行了简单的说明。此外,我们还介绍了 WKB近似和关于准正则模的数学计算方法。第二章中,我们利用WKB近似法计算了高维RNdS黑洞中带电标量场的准正则模。从标量场方程出发,利用WKB近似法对该系统的准正则频率进行分析,基于量化条件推导出准正则模的实部和虚部的代数方程。同时,在无量纲电耦合常数任意小的条件下,得到了近极端带电RNdS黑洞的准正则模的解析表达式。结果发现高维RNdS黑洞是不稳定的,但该不稳定性与RNdS黑洞的超辐射现象无关,最后,本章还讨论了不稳定性与宇宙监督猜想之间潜在的关系。第三章中,我们对渐近Dilatonic AdS黑洞中带电标量场的超辐射效应以及此类黑洞的动态时域演化过程。AdS空间无穷远处的Dirichlet边界条件引发的系统不稳定性称为超辐射不稳定性。对于黑洞中标量场的准正则模的计算,我们分成时域和频域两个方面来进行分析。为了简化计算,我们使用Eddington-Finkelstein坐标。在时域分析中,研究了标量场的时间演化行为,得出了标量场振幅随时间呈指数增长的规律。在频域分析中,计算了标量场的准正则模同时在计算中也得出了超辐射不稳定频率模。这里我们在空间坐标方向上使用拟谱法并且在时间方向上使用四阶Runge-Kutta法来进行时间演化,然后利用Prony法获取准正则模频率。此外,我们在频域分析中使用了广义特征值法。结果表明,这两种方法所得的结果可以很好的相互印证。
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