【摘要】：本文著重研究了用統(tǒng)計熱力學(xué)的方法計算黑洞熵的brick-wall模型，利用該模型計算了幾種時空背景下量子場的熵。為了探討極端黑洞和熵的相關(guān)問題，我們還利用一個經(jīng)典的模型研究了黑洞的演化過程。 在第二章中，我們首先考慮Reissner-Nordstrom黑洞的度規(guī)場和電磁場張量，研究了落入黑洞的帶電物理粒子。得出結(jié)論：任何物理粒子落入Reissner-Nordstrom黑洞必定使得黑洞的外視界的面積增加或不變，剛好與面積定理相符。在此基礎(chǔ)上，研究了更加一般性的從Schwarzschild黑洞到極端Kerr-Newman黑洞的演化過程�？紤]到從非極端Kerr-Newman到極端Kerr-Newman黑洞的演化過程要滿足δA≥0和δk≤0兩個條件，得到不能通過有限次的操作使Kerr-Newman黑洞的溫度降低到絕對零度，從而變成極端Kerr-Newman黑洞的結(jié)論，剛好與第三定律相符。 在第三章中，我們利用brick-wall模型計算了Kerr-Newman黑洞背景下Dirac場的熵。在Newman-Penrose形式的Dirac方程中，波函數(shù)是由四個分量構(gòu)成的，因而我們假定總的自由能是四個分量所貢獻的自由能的和。結(jié)果表明，與前人計算標(biāo)量場的情況一樣，對于Kerr-Newman黑洞要得到不發(fā)散的結(jié)果，也需要選取徑向和角向兩個截斷因子ε和δ。當(dāng)兩個截斷因子滿足和標(biāo)量場相同的關(guān)系時，得到的熵是標(biāo)量場熵的7／2倍。 在第四章中，針對brick-wall模型中采用的小質(zhì)量近似、對數(shù)項的舍棄、解釋L~3項為遠距離真空的貢獻等不甚完美之處，提出了薄層模型的brick-wall方法。在改進的方法中，黑洞的熵被看作是來源于視界附近一個薄層的貢獻，不但計算結(jié)果獲得了預(yù)期的成功，而且克服了原來方法中的不甚完美之處。進而，我們利用改進的brick-wall方法計算了用原來的方法無法處理的非熱平衡Schwarzschild-de Sitter和Reissner-Nordstromde Sitter兩種時空背景的熵。 在第五章中，針對已經(jīng)完成的工作，我們對以后的相關(guān)問題的研究提出了初步的設(shè)想和展望。
【學(xué)位授予單位】：北京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2000
【分類號】：P145.8

【引證文獻】

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1 曹飛;黑洞熵統(tǒng)計起源的研究[D];湖南科技大學(xué);2011年

本文編號：2764458