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(动力系统 + 拓扑学 + 抽象代数)和(泛函分析 + 实变函数 + 复分析和解析几何)有哪些联系? 第1页

  

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最近看了一本书《微分方程、动力系统与混沌引论》——

我本来对动力系统不是很了解的,前一阵子写一篇科普文章,其中涉及了相关知识,所以自行补课。这本书的作者有三位:Morris W. Hirsh、Stephen Smale、Robert L Devaney. 中间的Smale大佬,学拓扑的人都知道。在证明庞加莱猜想中,他提供了证明的框架。

这本书写得非常初等,大量讨论二维平面系统,涉及的线性代数、常微分方程的知识都很基本,不会有什么阅读障碍。全书17章内容,前十章介绍大量理论知识后,后七章是具体的实例。其中对动力系统相图的定性研究涉及了拓扑的内容,我尤其喜欢取其中关于非线性动力系统的介绍的技巧,对于微分方程组的可视化理解非常有帮助,同时极具美感。

我也是看了这本书之后,才知道动力系统是一个博大精深的学科,涉及数学各个领域,这也是题主如题提问的动机。我仅举一个例子吧:

Poincare-Bendixson定理:假设 是平面微分方程系统的非空闭有界极限集,且不含平衡点,则 是一条闭轨线.

事实上这是对平面微分方程系统的非空闭有界极限集进行了分类:不是不动点、就是一个闭轨线。

至于题主说的泛函分析、实变函数、复分析、几何,就看你研究的动力系统是什么对象了,动力系统本身就是一个很通用的概念。例如变换群就可以视为动力系统(群论中的陪集、轨道、可迁等概念)。

我想之所以动力系统能和这么多数学分支建立联系,当然主要原因是这门学科的内在要求,但关于鼻祖之一——庞加莱,不得不提一嘴。他被誉为“数学最后的全才”。庞加莱是数学许多分支的鼻祖,他兴趣广泛,动力系统在这样的大师手上诞生,你说怎么可能不兼容并包?科幻小说《三体》所讲述的「三体问题」,就是实打实的动力系统问题,由此为人类认识混沌理论埋下了伏笔。而庞加莱在「三体问题」的研究上,同样有很大的贡献。

关于动力系统后来的发展历史,前面有位大神的回答很专业了,我就不班门弄斧了。




  

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