Кіріспе

Сұйықтықтағы бөлшектердің қозғалысы графтар теориясындағы ағындармен байланысты. Математикада ағын сұйықтықтағы бөлшектердің қозғалысы идеясын формалдайды. Ағындар ғылымның, соның ішінде инженерия мен физиканың көптеген салаларында кеңінен қолданылады. Ағын туралы түсінік дифференциалдық теңдеулерді зерттеудің негізгі ұғымы болып табылады. Шартты түрде ағын – уақыт өте келе нүктелердің үздірілісті қозғалысы ретінде қарастырылады. Нақтырақ айтқанда, ағын – жиынтақтағы нақты сандардың топтық әрекеті. Векторлық ағын, яғни векторлық өріспен анықталатын ағын, дифференциалдық топология, Риман геометриясы және Ли топтары салаларында кездеседі. Векторлық ағындардың нақты мысалдарына геодезиялық ағын, Гамильтон ағыны, Риччи ағыны, орташа қисықтық ағыны және Аносов ағындары жатады. Ағындар кездейсоқ шамалар және стохастикалық процестер жүйелері үшін де анықталуы мүмкін, сондай-ақ эргодикалық динамикалық жүйелерді зерттеуде қолданылады. Бұл ағындардың ішінде ең белгілісі – Бернулли ағыны.

Басқа жазулар

Көптеген салаларда, соның ішінде инженерлік, физика және дифференциалдық теңдеулерді зерттеуде, ағынды түсіндіретін жазуды қолдану өте кең таралған. Сондықтан, x(t) \varphi^t(x_0) деп жазылады, және x айнымалысы уақыт t және бастапқы шарт x_0-ға байланысты дейді. Мысалдар төменде келтірілген. Тегіс көпқырлы X-тағы векторлық өрістің ағыны жағдайында, ағын көбінесе оның генераторы нақты көрсетілгендей белгіленеді. Мысалы:

Орбиталар

X-тегі x берілген болса, жиын φ бойынша x орбитасы деп аталады. Бұл, негізінен, бастапқыда x нүктесінде орналасқан бөлшектің қозғалыс жолы ретінде қарастырылуы мүмкін. Егер ағын векторлық өріс арқылы туындаса, онда оның орбиталары оның интегралдық қисықтарының бейнелері болады.

Алгебралық теңдеу

f: \R \to X уақытқа тәуелді және біржақты сәйкестік болатын траектория болсын. Онда ағын былай анықталады:

Манифолдтардағы векторлық өрістердің ағыны

Уақыт тәуелсіз және уақытқа тәуелді векторлық өрістердің ағындары тегіс көптүрліліктерде Евклид кеңістігінде \R^n анықталғандай дәл анықталады және олардың жергілікті мінез-құлқы бірдей. Дегенмен, тегіс көптүрліліктің жаһандық топологиялық құрылымы, ол қандай жаһандық векторлық өрістерді қабылдай алатынымен анық көрінеді, ал тегіс көптүрліліктердегі векторлық өрістердің ағындары дифференциалдық топологияда маңызды құрал болып табылады. Динамикалық жүйелердегі зерттеулердің көп бөлігі қолданбаларда "параметрлік кеңістіктер" ретінде қарастырылатын тегіс коллекторларда жүргізіледі. Формальды түрде: дифференциалданатын көптік болсын. нүктесінің тангенстік кеңістігін белгілейік. Толық тангенстік көптік болсын; яғни, уақытқа тәуелді векторлық өріс болсын; яғни, – әрбір және үшін тегіс бейнелеу, яғни, бейнелеуі әрбір нүктені өзінің тангенстік кеңістігінің элементіне сәйкестендіреді. 0-ді қамтитын қолайлы интервал үшін ағыны функциясы келесі шартты қанағаттандырады:

Бернулли ағыны

Эргодикалық динамикалық жүйелер, яғни кездейсоқтық көрсететін жүйелер, ағындарды да көрсетеді. Олардың ең танымал мысалы – Бернулли ағыны. Орнштейннің изоморфизм теоремасы, кез келген энтропия H үшін, Бернулли ағыны деп аталатын φ(x, t) ағынының бар екенін мәлімдейді, онда t=1 уақытындағы ағын, яғни φ(x, 1), Бернулли ығысы болып табылады. Бұған қоса, бұл ағын уақыттың тұрақты масштабтауына дейін бірегей. Яғни, егер ψ(x, t) – сол энтропияға ие басқа ағын болса, онда ол кейбір тұрақты c үшін оған изоморфты болады. Мұндағы бірегейлік және изоморфизм түсінігі динамикалық жүйелердің изоморфизміне қатысты. Көптеген динамикалық жүйелер, оның ішінде Синайдың бильярдтары және Аносов ағындары Бернулли ығысымен изоморфты.