Серия "Современная теория колебаний и волн"

"Динамический хаос" на сайте издательства "Физматлит"

С.П. КУЗНЕЦОВ

ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по физическим специальностям

 

Излагаются основы представлений о динамическом хаосе - феномене, который активно исследуется в последнее время и встречается в нелинейных системах различной природы - механических, электрических, оптических, химических, биологических. Обсуждаются как простые модельные системы, в которых присутствие хаоса допускает полное обоснование, так и примеры реалистичных физических систем со сложной динамикой (модель Лоренца, нелинейные осцилляторы, электронные схемы). Разъясняются основные концепции науки о динамическом хаосе, в том числе подкова Смейла, гомоклиническая структура, показатели Ляпунова, фрактальная природа странных аттракторов, фрактальная размерность, обсуждается проблема определения характеристик хаоса на основе обработки наблюдаемых реализаций. Специальное внимание уделено вопросу о сценариях перехода к хаосу через каскад бифуркаций удвоения периода, перемежаемость, квазипериодические режимы, и методу ренормгруппы, представляющему собой общий теоретический подход к исследованию динамики на пороге возникновения хаоса. Книга может использоваться как учебное пособие для студентов-физиков, специализирующихся в области нелинейной динамики, теории колебаний, радиофизике, будет полезна также для аспирантов и докторантов соответствующих специальностей и для исследователей, работающих в области нелинейной динамики и ее приложений.

 

Оглавление
Предисловие

Часть I. Хаос: основные концепции, простые модели и физические системы


Лекция 1. Динамические системы и хаос. Историческое введение
Лекция 2. Хаос в простых моделях динамических систем
Лекция 3. Система Лоренца
Лекция 4. Динамика системы Лоренца
Лекция 5. Хаос в реалистичных моделях физических систем: дифферренциальные уравнения и рекуррентные отображения

Часть II. Способы описания, свойства и количественные характеристики хаоса


Лекция 6. Сечение Пуанкаре, подкова Смейла, теорема Шильникова
Лекция 7. Гомоклиническая структура
Лекция 8. Функция распределения, инвариантная мера, эргодичность и перемешивание
Лекция 9. Устойчивость и неустойчивость. Ляпуновские показатели
Лекция 10. Ляпуновские показатели для отображений. Методы численной оценки ляпуновских показателей
Лекция 11. Геометрия странных аттракторов и фрактальная размерность
Лекция 12. Обобщенные размерности и мультифрактальный формализм
Лекция 13. Обрботка реализаций: реконструкция аттрактора по наблюдаемой, проблема вложения, вычисление характеристик хаотической динамики

Часть III. От порядка к хаосу


Лекция 14. Сценарии перехода к хаосу. Общая дискуссия
Лекция 15. Сценарий Фейгенбаума: ренормгруппа, универсальность, скейлинг
Лекция 16. Критический аттрактор Фейгенбаума
Лекция 17. Перемежаемость
Лекция 18. Квазипериодическая динамика и переход к хаосу в отображении окружности
Лекция 19. Критическая динамика и свойства скейлинга в случае числа вращения, заданного золотым средним
Лекция 20. Многопараметрический анализ перехода к хаосу через удвоения периода. Одномерные отображения*
Лекция 21. Многопараметрический анализ перехода к хаосу через удвоения периода. Двумерные отображения*
Лекция 22. Типы критического поведения, связанные с удвоениями периода, в реалистичных системах и моделях*
Список литературы

* Добавлено во втором издании