Введение
Формализация идеи привлекателя или отталкивателя в динамических системах В математике, и в частности в изучении динамических систем, идея стабильных и нестабильных множеств или стабильных и нестабильных многообразий дает формальное математическое определение общим понятиям, воплощенным в идее привлекателя или отталкивателя. В случае гиперболической динамики соответствующее понятие - гиперболическое множество.
In mathematics, and in particular the study of dynamical systems, the idea of stable and unstable sets or stable and unstable manifolds give a formal mathematical definition to the general notions embodied in the idea of an attractor or repellor. In the case of hyperbolic dynamics, the corresponding notion is that of the hyperbolic set.
Физический пример
Силы прилива и оттока, действующие на кольца Сатурна, дают простой физический пример. Приливные силы сплющивают кольцо в экваториальной плоскости, даже когда они растягивают его в радиальном направлении. Представляя кольца как частицы песка или гравия ("пыли") на орбите вокруг Сатурна, приливные силы таковы, что любые возмущения, которые толкают частицы выше или ниже экваториальной плоскости, приводят к тому, что частица чувствует восстанавливающую силу, толкая ее обратно в плоскость. Частицы эффективно колеблются в гармоническом колодце, приглушенном столкновениями. Устойчивое направление перпендикулярно кольцу. Нестабильное направление - это направление вдоль любого радиуса, где силы растягиваются и рассеивают частицы. Две частицы, которые начинаются очень близко друг к другу в фазовом пространстве, будут испытывать радиальные силы, вызывающие их расхождение, радиально. Эти силы имеют положительный показатель Ляпунова; траектории лежат на гиперболическом многообразии, и движение частиц по существу хаотично, бродя по кольцам. Центральный коллектор касается колец, при этом частицы не испытывают ни сжатия, ни растяжения. Это позволяет доминировать гравитационным силам второго порядка, и поэтому частицы могут быть увлечены лунами или лунками в кольцах, замыкая фазу к ним. Гравитационные силы лун эффективно обеспечивают регулярно повторяющийся небольшой удар, каждый раз вокруг орбиты, похожий на ударный ротор, такой как в фазовом замкнутом цикле. Дискретное движение частиц во времени в кольце может быть приближено по карте Понкаре. Карта фактически представляет собой матрицу передачи системы. Эгенвектор, связанный с наибольшим собственным значением матрицы, является эгенвектором ФробениусаПерона, который также является инвариантной мерой, т. е. фактической плотностью частиц в кольце. Все остальные собственные векторы матрицы переноса имеют меньшие собственные значения и соответствуют разлагающимся режимам.
Замечание
Если является (определенномерным) векторным пространством и изоморфизмом, его стабильные и нестабильные множества называются соответственно стабильным пространством и нестабильным пространством.