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在出现大额外维的情况下，在未来的对撞机如LHC和CLIC上有可能大量地生成黑洞。这种可能性促使我们研究了高维里的黑洞。在Schwarzschild黑洞时空里，通过对标量场理论的研究，人们发现这个时空里的标量场真空是一系列的，称之为α真空。作者完善了一些结果，使这样的α真空在理论上更为清晰可信。作者还发现，α真空会修改Hawking辐射谱。进而，尝试用α真空来唯象地描述对撞机上可能出现的小黑洞的真空，以希望在未来能探测到α真空的效应。为了找到更多的高维黑洞解，研究了五维的Gross-Perry-Sorkin时空。作者给出了在Gross-Perry-Sorkin时空生成黑洞解的一般手续，找到了这个时空里转动的黑洞解并验证了它的热力学。
在任何一个与量子引力自洽的U(1)规范场论里，引力必然是最弱的，这个论断被称为弱引力猜想。只有这样，才能避免量子的磁单极比相应的Schwarzschild半径还小。也只有这样，才能解决黑洞残余问题。在低维里，作者不用黑洞而用孤子，给出了一些支持弱引力猜想的证据，并且在一大类标量场论中提出了类似的猜想。
量子引力不仅丰富了黑洞物理，也丰富了早期宇宙学的研究。受到宇宙早期的高能效应如量子引力效应的启示，考虑了两类修改的单场暴涨模型。一类修改是考虑暴涨场与引力的非极小耦合，另一类修改是考虑暴涨场的高阶动能项。我们发现，在这些模型里会出现更丰富的现象，比如谱指数的跑动和大的原初非高斯性。作者的工作是头一次在单场慢滚暴涨模型里实现。