Кіріспе

Динамикалық жүйелердегі нәтижелер
Колмогоров–Арнольд–Мозер (KAM) теоремасы – динамикалық жүйелердегі шағын бұзылыстар кезінде квазипериодикалық қозғалыстардың сақталуы туралы мәлімдеме. Теорема классикалық механиканың бұзылу теориясында туындайтын кіші бөлгіш проблемасын ішінара шешеді. Проблема консервативті динамикалық жүйенің шағын бұзылуының тұрақты квазипериодикалық орбитаға алып келе ме, жоқ па деген сұраққа жауап беруде. Бұл проблемаға алғашқы үлкен қадамды 1954 жылы Андрей Колмогоров жасады. Бұл мәлімдеме 1962 жылы Юрген Мозер (тегіс бұрылу карталары үшін) және 1963 жылы Владимир Арнольд (аналитикалық Гамильтон жүйелері үшін) тарапынан қатаң түрде дәлелделіп, кеңейтілді, ал жалпы нәтиже KAM теоремасы ретінде танымал. Арнольд бастапқыда бұл теореманы Күн жүйесінің қозғалысына немесе n дене проблемасының басқа да мысалдарына қолдануға болатынын ойлаған, бірақ ол тек үш дене проблемасы үшін ғана жұмыс істеді, себебі проблеманы көп денелер үшін формулировкалаудағы кемшілік болды. Кейін Габриэлла Пинзари теореманың айналу инвариантты түрін жасап, осы кемшілікті жоюға болатынын көрсетті.

Интеграцияланатын гамильтондық жүйелер

KAM теоремасы көбінесе интегралданатын гамильтондық жүйенің фазалық кеңістігіндегі траекториялар арқылы түсіндіріледі. Интегралданатын жүйенің қозғалысы инвариант торусқа (донат пішіндес бетке) шектелген. Интегралданатын гамильтондық жүйенің әртүрлі бастапқы жағдайлары фазалық кеңістікте әртүрлі инвариант торустарды құрайды. Мұндай жүйенің координаттарын графиктік түрде көрсеткенде, олардың квазипериодты екені көрінеді.

Ауырулар

KAM теоремасы егер жүйе әлсіз сызықтық емес бұзылысқа ұшыраса, кейбір инвариант торилер деформацияланып, сақталады, яғни бастапқы манифольд пен деформацияланған манифольд арасында бұзылыста үзіліссіз болатын бір сәйкестік бар. Керісінше, басқа инвариант торилер жойылады: тіпті кездейсоқ кішкентай бұзылыстар да манифольдті енді инвариант емес етеді және жақын манифольдтарға мұндай сәйкестік болмайды. Сақталған торилер резонанссыз жағдайды қанағаттандырады, яғни олардың жиіліктері «жетілдірілмеген». Бұл деформацияланған тордағы қозғалыс квазипериодты болып қала береді, ал тәуелсіз кезеңдер өзгереді (дегенерациясыз жағдайдың салдарынан) дегенді білдіреді. KAM теоремасы мұның дұрыс болуы үшін қолданылатын бұзылыс деңгейін анықтайды. Бұзылыс арқылы жойылған KAM торилері өзгермейтін Кантор жиындарына айналады, оларды 1979 жылы Ян К. Персивал Кантори деп атады. KAM теоремасының резонанссыз және дегенерациясыз шарттарын көбірек еркіндік дәрежесі бар жүйелер үшін қанағаттандыру қиын. Жүйенің өлшемдерінің саны артқан сайын, торилермен алынған көлем кемиді. Бұзылыстар күшейіп, тегіс қисықтар ыдырағанда, біз KAM теориясынан Обри-Матер теориясына көшеміз, ол азырақ қатаң гипотезаларды талап етеді және Кантор сияқты жиындармен жұмыс істейді. Кванттық көп денелі интегралданатын жүйелердің бұзылыстары үшін KAM теоремасының болуы әлі де ашық мәселе болып табылады, бірақ шексіз өлшем шегінде кездейсоқ кішкентай бұзылыстар интегралдануды жояды деп есептеледі.

Салдарлар

KAM теоремасының маңызды салдары – бастапқы шарттардың кең жиыны үшін қозғалыс тұрақты түрде квазипериодты болып қалады.

КАМ теориясы

Колмогоров, Арнольд және Мозер енгізген әдістер квазипериодикалық қозғалыстарға қатысты үлкен нәтижелер жиынтығына дамыды, бұл қазір KAM теориясы деп белгілі. Атап айтқанда, ол гамильтондық емес жүйелерге (Мозердің жұмысынан бастап), бұзғыш емес жағдайларға (Майкл Херманның еңбектерінде) және жылдам және баяу жиіліктері бар жүйелерге (Михаил Б. Севрюктің зерттеулерінде) кеңейтілді.