弯曲时空中的标量场

论文题目: 弯曲时空中的标量场

论文类型: 博士论文

论文专业: 理论物理

作者: 郭广海

导师: 桂元星

关键词: 标量场,时空,时空,时空相变点

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在,但对它的探测极为困难。人们在某些双星系中发现了致密天体,分析表明这些天体的质量远远超出了广义相对论中任何一颗死亡恒星的质量极限,因而把它们确定为黑洞。还有资料显示我们的银河系的中心就可能存在一个质量很大的黑洞,宇宙中很多星系的中心也都可能存在黑洞,但是这些观测都有不同程度的模糊性。如果黑洞本身有辐射,而且我们能够通过某种手段观测得到,不仅能够说明黑洞的存在,还能对它的结构有所了解。这样,我们可以假定黑洞时空中存在辐射场,对它的性质进行研究,从而加深对黑洞的理解。如果黑洞时空中存在辐射场(标量场或者旋量场),那么辐射场通过它的能.动张量就会影响黑洞的时空度规;同时,黑洞的引力场也会作用于辐射场。我们可以认为辐射场的作用可以忽略,只考虑引力场的作用,也就是说把辐射场当作试验场。本文的主要内容是关于黑洞视界外部时空中的标量场,我们选择的黑洞时空在无穷远处是渐近de Sitter时空。在论文的前2章中,简单地介绍了恒星演化的过程、黑洞的形成、视界的概念、Hawking辐射以及黑洞的热平衡和标量场辐射等基础知识。在第3章中,我们引用多项式函数拟合Schwarzschild-de Sitter(SdS)时空中的乌龟坐标,用数值方法给出这一时空中Klein-Gordon方程的全局解,描述了标量场在视界外部时空的空间分布,发现其可以从黑洞视界传播到宇宙视界,而且在黑洞视界附近的有效势达到最大值的地方,波的振幅也达到最大值。在这一章中,我们还对反射、透射系数的计算方法进行了比较详细的讨论。在第4章中,我们分别利用正切函数和多项式函数拟合乌龟坐标的方法,给出了极端Reissner-Nordstrom-de Sitter(RNdS)时空中的标量场方程的解,并计算了反射和透射系数,反射系数很小,透射系数接近1。与第3章的结果相反,我们发现在采用精度较高的多项式拟合的方法时,波的振幅在黑洞视界附近有效势达到最大值的地方达到最小值。

论文目录:

摘要

Abstract

插图或附表清单

1 恒星的演化

1．1 低质量恒星

1．2 高质量恒星的演化

1．3 双星系统的演化

1．4 新星

1．5 高质量恒星的死亡

1．6 超新星作为标准烛光和暗能量宇宙学简介

1．7 中子星

2 黑洞

2．1 Schwarzschild时空的结构

2．1．1 无限红移面和视界

2．1．2 单向膜区

2．2 自发辐射和受激辐射

2．3 Hawking辐射

2．4 黑洞与外界的热平衡

2．4．1 Schwarzschild黑洞与外界的热平衡

2．4．2 RN黑洞与外界的热平衡

2．5 标量场辐射

3 SdS时空中的标量场

3．1 视界

3．2 波动方程

3．3 势和边界条件以及方程的解

3．4 反射系数和透射系数

4 极端RNdS空间中的标量场

4．1 RN黑洞

4．2 极端RNdS时空中的标量场

4．2．1 波动方程

4．2．2 正切函数拟合乌龟坐标得出的结论

4．2．3 多项式函数拟合乌龟坐标得出的结论

5 RNdS时空处于相变点时的标量场

5．1 视界

5．2 波动方程及其解

6 标架理论与弯曲时空中的Dirac方程

6．1 正交标架与零标架

6．1．1 正交标架

6．1．2 零标架

6．2 旋量

6．2．1 标架空间的联络

6．2．2 旋量

6．2．3 Penrose的旋系数

6．3 弯曲时空中的Dirac方程

6．3．1 弯曲时空的4分量Dirac方程

6．3．2 弯曲时空中Dirac方程的2分量形式

6．3．3 Dirac方程的展开

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

创新点摘要

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-09-07

参考文献

[1].弯曲时空中的混沌动力学[D]. 陈菊华.湖南师范大学2005
[2].弯曲时空基本量子系统的动力学演化、几何相和量子纠缠[D]. 胡佳伟.湖南师范大学2014
[3].非惯性系和弯曲时空中的量子信息[D]. 王接词.湖南师范大学2012
[4].变换光学芯片上中心引力场弯曲时空的模拟与光束调控[D]. 盛冲.南京大学2016
[5].弯曲时空原子的自激发和兰姆移动[D]. 周文婷.湖南师范大学2013

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