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第四百九十九章 KAM定理(非线性力学)(1 / 2)

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柯尔莫哥洛夫对阿诺德说:“我开始想关于n体力学的问题,我们未来在研究动力学系统的时候,必须要面对这个严肃的问题。”

阿诺德说:“n体问题属于不可积分的难题,只能寻求级数解。换言之,这类系统无法根据初始条件求出描述系统未来确定性行为的精确解。力学系统一般说来不可积分,可积分系统只是极少的特例,并指出共振项可能影响级数的收敛性。”

柯尔莫科洛夫说:“我们要研究弱不可积系统问题。”

阿诺德说:“哈哈,柿子捡软的捏。”

柯尔莫哥洛夫说:“在扰动较小也可以说非线性程度比较小、V足够光滑、离开共振条件一定距离等三个条件下,对于绝大多数初始条件,弱不可积系统的运动图像与可积系统基本相同。”

阿诺德说:“在满足一定条件下近可积系统绝大多数解是规则的,其相轨迹被限制在一个由n个运动不变量决定的n维环面上,该环面与可积系统的环面相比有微小的变形,但拓扑结构不变,称为不变环面;确切些说,相空间分成大小两组体积非零的区域。”

柯尔莫哥洛夫说:“在大区域中仍然保持着与可积系统类似的环面结构;也有一些“随机”解,但被限制在环面之间,成为“随机”层。”随机二字打上引号表示并非真正的随机,而是因为系统的性态随初值的敏感而呈现混乱,这仍然是混沌现象的决定性的表现

阿诺德说:“因此,近可积系统与可积系统的解相差不多,这时确定性与“随机性”共存。”

柯尔莫哥洛夫说:“当然,随着摄动的加大,上述条件受到破坏,我说的这个不再适用。分隔相邻“随机”层的环面将逐个破裂,“随机”层也相应变大,这时系统的所有可能解中大部分都是混沌解。”

阿诺德说:“轨道的不稳定性是力学系统运动中出现随机性、不可预言性和混沌的原因。”

Kolmogorov 在1954年世界数学家大会上指出:非退化的可积系统在保守的微小扰动后,虽然某些不变环面一般说来会被扰动破坏掉(称为共振环面),但仍会有相当多的环面被保存下来,也就是说整个相空间中仍然有许多的相流的运动是非常简单的(直观地,可以想象二维平面虽然没有被同心圆分层,但仍有许许多多的同心圆保存了下来,每个圆上的相流都共扼于一个旋转,只是相邻的两个同心圆之间相流的运动会比较复杂一些)。

阿诺德后来与德国数学家moser也开始通信讨论这个问题。

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