Hyperbolic Dynamics in Physical Systems and Ergodic Theory

物理系统中的双曲动力学和遍历理论

基本信息

  • 批准号:
    2154725
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project concerns mathematical research in the fields of dynamical systems and ergodic theory as well as applications to mathematical physics. The research focuses on hyperbolic dynamical systems, where a small perturbation causes exponential uncertainty in both negative and positive time. Such systems appear in many real-world dynamics, for example in interacting particle systems. Much is known for hyperbolic systems of particles with low degrees of freedom and with hard ball interactions by models of mathematical billiards. An important goal of this research is to investigate the case of high degrees of freedom, which is more relevant for physical systems - ergodic theory provides an abstract point of view on dynamical systems by studying time and space averages instead of the local geometry. Another research goal is to extend the understanding of infinite ergodic theory and partial chaos by hyperbolic dynamics examples. Moreover, a summer school will be offered to advanced high school or first year undergraduate students and several research projects will involve both undergraduate and Ph.D. students.The research is comprised of three main parts. The first part concerns the study high dimensional billiards and deterministic walks. Topics that are well understood in two-dimensional billiards (complexity bounds, long flight times) will be investigated in higher dimensions. The second part is devoted to hyperbolic dynamics in physical systems. Based on earlier results by the investigator on smaller building blocks, larger systems of mass and energy transport will be studied. Both these parts make significant advances towards better mathematical models of high dimensional real-life dynamical systems. The third part is to study the role of hyperbolic dynamics in infinite ergodic theory: a field which is more suitable for some large physical systems than traditional finite ergodic theory. New examples of partial chaos will also be constructed.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目涉及动力系统和遍历理论领域的数学研究以及在数学物理中的应用。该研究的重点是双曲动力系统,其中微小的扰动会在负时间和正时间上引起指数不确定性。这样的系统出现在许多现实世界的动力学中,例如相互作用的粒子系统。通过数学台球模型,人们对具有低自由度和硬球相互作用的粒子双曲系统有很多了解。这项研究的一个重要目标是研究高自由度的情况,这与物理系统更相关——遍历理论通过研究时间和空间平均值而不是局部几何来提供动力系统的抽象观点。另一个研究目标是通过双曲动力学例子来扩展对无限遍历理论和部分混沌的理解。此外,还将为高中或一年级本科生提供暑期学校,并且多个研究项目将涉及本科生和博士生。学生。该研究由三个主要部分组成。第一部分涉及高维台球和确定性行走的研究。在二维台球中很好理解的主题(复杂性界限、长飞行时间)将在更高的维度进行研究。第二部分致力于物理系统中的双曲动力学。根据研究人员早期对较小构件的研究结果,将研究更大的质量和能量传输系统。这两个部分都在建立更好的高维现实动力系统数学模型方面取得了重大进展。第三部分是研究双曲动力学在无限遍历理论中的作用:这个领域比传统的有限遍历理论更适合一些大型物理系统。还将构建局部混乱的新例子。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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