本文分为两个部分，第一部分讨论黑洞的热性质，包含作者在动态黑洞的热力学方面的工作(第一章第二节至第四节)，第二部分讨论宇宙学和高维引力理论，包含作者在五维Brans-Dicke 理论及其宇宙学应用方面的工作(第三章)。 第一章的第一部分首先简要介绍了黑洞热力学，以及研究黑洞热性质的两个重要的方法：Damour-Ruffini 方法和砖墙模型及其改进的薄膜模型。黑洞熵的问题是黑洞热力学研究的重要课题之一，Bekenstein提出“黑洞熵与面积成正比”，为黑洞熵研究奠定了基础。't Hooft的brick-wall模型以及在此基础上改进而得出的薄膜模型对黑洞熵的统计起源问题作出了一定解释。在用上述模型计算黑洞熵时，对于任一稳态黑洞，取同一形式的截断因子1/h=90βH，均可得到黑洞熵 S= 1/4A，比较自然地解释了黑洞熵为什么和视界面积成正比。但对于动态黑洞，要得到S-1/4A这一结论，截断因子的选择需要因黑洞时空不同而异。针对这种截断因子本身形式的不确定性，本章在第二，三节中引入新的乌龟坐标变换，以Vaidya黑洞和直线加速动态黑洞为例，用新乌龟坐标对动态黑洞的温度和熵进行重新分析、计算，得到了和稳态黑洞一致的截断因子。使动态黑洞和稳态黑洞使用的截断因子统一起来，不因时空结构不同而异。在最后一节中对黑洞与Rindler视界接触时的温度变化，作了进一步讨论。 第二章是关于宇宙学和 Kaluza-Klein 理论的综述。首先介绍了宇宙学标准模型和当今宇宙加速膨胀对标准模型带来的挑战，以及现有的一些解释宇宙加速膨胀的理论。随后对Kahlza-Klein理论的思想也作了简单的介绍。 第三章的工作是运用killing约化后的五维Brans-Dicke理论解释宇宙的加速膨胀。把宇宙学常数项看做暗能量会面临数量级和巧合性的疑难，而用其它的各种模型场充当暗能量解释宇宙加速膨胀，则无法从基本的物理理论出发对场的来源给出自然的解释。受高维引力和Brans-Dicke理论的启发，在这一章中我们用五维 Brans-Dicke 理论来解释宇宙的加速膨胀。在第一节中先把 Brans-Dicke 理论推广到五维，得到五维度规场和一个标量场耦合的场方程，然后再用killing约化的方法把五维Brans-Dicke时空约化为四维。在killing矢量场为超曲面正交的情况下，约化后得到一个度规场和两个标量场相耦合的场方程。在第二节中把得到的约化后的理论运用到宇宙学中，与标准模型相比，会多出两个标量场与度规场相耦合，多出的这两个标量场可以产生等效压强P<,s><0，并满足P<,s>/P<,s><-1/3的条件，因此可以起到暗能量的作用，解释当今宇宙的加速膨胀。根据目前的观测数值，给定合适的初值，作数值模拟给出了理想的结果，与观测符合的非常好。在第一节的第二部分对killing矢量场为超曲面不正交的情况也作了讨论，五维的Brans-Dicke时空在我们感知的四维的时空看来，引力场不仅会和两个标量场相互耦合，而且会再耦合一个与电磁场相应的矢量场。