快速射电暴是近几年观测到的一种神秘的射电波段短暂出现的高能天体物理爆发现象。自从2007年第一个快速射电暴被发现之后,至今共有32个非重复快速射电暴和1个重复暴(FRB 121102)被探测到。它们的持续时间一般为若干毫秒,大部分峰值流量密度可达到央斯基量级。快速射电暴的脉冲形状一般表现为单脉冲轮廓,不同频率的脉冲观测宽度满足Wobs∝v-4,其射电信号的到达时间延迟随频率的平方成反比,即△∝v-2。大部分快速射电暴有着较高的色散量,通常比银河系内自由电子所贡献的色散量高出约10—20倍。如此高的色散量被认为主要是星系际介质中自由电子所导致的。同时,目前观测到的快速射电暴通常分布在较高的银纬位置。这些观测特征使人们倾向于相信快速射电暴是河外,甚至是宇宙学起源。由于射电望远镜的定位精度较差,以及非重复暴的实时观测较难实现等原因,其他多波段探测器难以及时响应,因此,非重复暴的多波段对应体一直未能成功观测到。幸运的是,重复暴FRB 121102的重复爆发使得人们可以多次重复观测同一天区,成功将定位精度提高到亚角秒量级并观测到了其射电持续源,为宿主星系的证认和红移的精确测定提供了条件,确认了该暴的宇宙学起源。如果所有快速射电暴都是宇宙学起源,那么根据经验关系所估算的红移范围为0.5≤z ≤2.0,所对应的光度为LFRB～1042—1043ergs-1。这么巨大的能量和光度,使之有望成为研究宇宙学的一个有力工具,如检验爱因斯坦等效原理和光子质量质量非零假设,测量宇宙中的电子密度等。快速射电暴的高辐射强度对应了极高的亮温度(1035 K),其辐射机制应是相干机制。而快速射电暴的毫秒时标说明其天体源应该是致密天体。至今,快速射电暴的物理本质尚不清楚。和伽玛射线暴早期研究类似,人们根据现有的观测证据提出了许多的理论模型。根据辐射区域和中心天体之间距离的不同,这些理论模型大体上可以分为两类:一类是辐射区域在天体源的磁层以内,另一类理论模型的辐射区域则在距离天体源较远距离处的外流体中。在一些可能的前身星模型中,如致密双星的碰撞并合等,人们预言快速射电暴的爆发可能会伴随着伽玛射线暴和引力波辐射。在已有的观测数据中,人们发现FRB 110314存在一个可能的伽玛波段的对应体,其所释放的各向同性能量高达5 ×1051 erg。最近,人们观测到了来自双中子星并合事件的引力波信号,同时观测到与引力波成协的短伽玛射线暴,确认了短伽玛射线暴的双中子星并合起源,开启了引力波多波段、多信使天文学时代。本论文总结了快速射电暴的观测概况,简要介绍了可能与之成协的伽玛射线暴和引力波,对快速射电暴的物理性质进行了统计分析,提出了快速射电暴相关理论模型。本论文的具体组成如下:第一章是对快速射电暴领域的简要综述,介绍了快速射电暴的观测进展,前身星物理模型,以及其在天体物理领域中的应用等。第二章中,我们介绍可能与快速射电暴信号伴随的伽玛射线暴和引力波,内容包括伽玛射线暴瞬时辐射及其余辉,标准火球模型的简要描述,以及引力波的观测等。在第三章中,我们主要介绍了伽玛射线暴和快速射线暴的主要辐射机制,即同步辐射和相干辐射。目前同步辐射的物理机制研究已经比较成熟,但对相干辐射的许多问题尚不能很好的解释。相干辐射的提出最初是为了解释射电脉冲星的脉冲辐射,一般认为主要是两种机制,天线机制和脉泽机制。第四章中,我们对快速射电暴的物理性质进行了统计分析,并利用观测流量首次构建了不依赖于红移的强度分布函数。同时,我们还利用该强度分布函数,预测了500米口径球面射电望远镜(FAST)对快速射电暴的探测率。第五章中,我们提出了快速射电暴的相关物理理论模型,认为产生于黑洞吸积盘附近磁流绳系统中的间断型磁泡之间的相互碰撞可以产生非重复快速射电暴。该物理模型可以很好的解释快速射电暴的观测特征,如爆发时所释放的能量、观测特征频率和脉冲时标等。同时,我们估算了该物理模型自身所贡献的色散量,相对于快速射电暴的总色散量,其自身所贡献的色散量可以忽略不计。最后,我们在第六章中做了简单的总结和展望,列举了目前快速射电暴领域中存在的问题,总结了我们的工作对现有研究的贡献,提出了自己的一些看法,同时展望了未来对快速射电暴和短伽玛射线暴的观测和理论研究重点,以及自己未来工作的研究方向。