Задача Ферми–Пасты–Улама–Цинго

Задача Ферми–Пасты–Улама–Цингу Задача Ферми–Пасты–Улама-Цингу Парадокс теории хаоса: системы проявляют почти периодическое поведение вместо эргодического.   Энрико Ферми ожидал, что системы термализуются, […]

Задача Ферми–Пасты–Улама–Цингу

  • Задача Ферми–Пасты–Улама-Цингу

    • Парадокс теории хаоса: системы проявляют почти периодическое поведение вместо эргодического.  
    • Энрико Ферми ожидал, что системы термализуются, но этого не произошло.  
  • Эксперимент с вибрирующей струной

    • В 1953 году Ферми, Паста, Улам и Цингу смоделировали вибрирующую струну на компьютере MANIAC.  
    • Система демонстрировала сложное квазипериодическое поведение вместо ожидаемой термализации.  
  • Вклад Мэри Цингу

    • Цингу участвовала в программировании симуляторов MANIAC.  
    • Вклад Цингу был проигнорирован сообществом, пока Тьерри Доксуа не призвал переименовать проблему.  
  • Уравнения движения

    • Система состояла из N осцилляторов, связанных с нелинейной силой.  
    • Предел непрерывности привел к уравнению Кортевега–де Фриза (KdV).  
  • Связь с уравнением KdV

    • Уравнение KdV объясняет квазипериодичность системы.  
    • Солитонные решения KdV могут проходить сквозь друг друга, нарушая эргодичность.  
  • Пути к термализации

    • Феликс Израилев и Борис Чириков предположили, что система термализуется при достаточной начальной энергии.  
    • Джозеф Форд и Гэри Х. Лансфорд настаивали на смешении даже при малых начальных энергиях.  
  • Современные подходы

    • Мигель Онорато и др. предложили путь к термализации через трехфононное взаимодействие.  
    • Трехфононное взаимодействие не может привести к термализации, но четырехволновое взаимодействие может.  
    • Шестиволновое взаимодействие является резонансным и может передавать энергию между всеми режимами.  
  • Общие принципы корреляции взаимодействий

    • Время термализации пропорционально квадрату взаимодействия  
    • Для слабых взаимодействий время термализации очень велико  
  • Резонансные взаимодействия

    • Резонансные взаимодействия могут смешивать или не смешивать моды  
    • Зоны Бриллюэна имеют разный размер, что влияет на комбинаторику волновых векторов  
  • Канонические преобразования

    • Существуют расхождения в каноническом преобразовании для устранения трехволновых взаимодействий  
    • Эти расхождения становятся более заметными при возбуждении низших мод и увеличении размера системы  
  • Порог стохастичности

    • В системе может существовать порог стохастичности  
  • Рекомендации

    • Дальнейшее чтение: Грант, Вирджиния (2020). «Мы благодарим мисс Мэри Цинго». Наука о национальной безопасности. Зима 2020: 36-43.  

Полный текст статьи:

Задача Ферми–Пасты–Улама–Цинго

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх