การใช้แผนที่พาวเวอร์ซีรีส์


16

ฉันมาจากสาขาวิชาฟิสิกส์เร่งความเร็วที่เกี่ยวข้องกับวงแหวนจัดเก็บแบบวงกลมโดยเฉพาะสำหรับแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอน อิเล็กตรอนพลังงานสูงหมุนเวียนรอบวงแหวนซึ่งถูกนำทางด้วยสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนไหลเวียนหลายพันล้านครั้งและต้องการทำนายเสถียรภาพ คุณสามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่จุดหนึ่งในวงแหวนในแง่ของพื้นที่เฟส (ตำแหน่ง, พื้นที่โมเมนตัม) การหมุนแต่ละรอบวงแหวนอนุภาคจะกลับสู่ตำแหน่งและโมเมนตัมใหม่ซึ่งจะกำหนดแผนที่ในพื้นที่เฟสที่เรียกว่า "one-turn map" เราอาจสมมติว่ามีจุดคงที่ที่จุดกำเนิดและเพื่อให้สามารถขยายในชุดพลังงาน ดังนั้นเราต้องการทราบเกี่ยวกับความเสถียรของแผนที่อนุกรมกำลังซ้ำ มีคำถามที่ยากมากเกี่ยวกับเรื่องนี้และหัวข้อนี้มีประวัติเก่าแก่ มีการนำไลบรารี่จำนวนมากมาใช้เพื่อนำไปใช้เรียกว่า Truncated Power Series Algebra (ดูเช่นบทความนี้เกี่ยวกับ zlib โดย Y. Yan พื้นหลังเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์และอีกวิธีหนึ่งในการวิเคราะห์เป็นวิธีแบบปกติเช่น Bazzani และ อัล ที่นี่ ) คำถามคือวิธีการใช้ไลบรารีดังกล่าวและวิธีแก้ปัญหาเสถียรภาพ วิธีการหลักที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของลำแสงเป็นการวิเคราะห์แบบปกติซึ่งฉันไม่เชื่อว่าประสบความสำเร็จ ฉันสงสัยว่าวิธีการทางสเปกตรัมบางอย่างได้รับการพัฒนาในสาขาอื่น (อาจเป็นไปตามแนวของบางอย่างเช่นนี้หรือไม่?) บางคนสามารถนึกถึงโดเมนอื่นที่มีการวิเคราะห์ความเสถียรในระยะยาวของแผนที่ซีรีย์พลังงานที่มีจุดคงที่ที่จุดกำเนิดดังนั้นเราอาจแบ่งปันความรู้หรือรับแนวคิดใหม่ ๆ ตัวอย่างหนึ่งที่ฉันรู้คืองานของฟิชแมนและ "โหมดเร่งความเร็ว" ในฟิสิกส์อะตอม มีคนอื่นไหม? ระบบอื่นใดที่สามารถสร้างแบบจำลองเป็นโรเตอร์เตะหรือแผนที่ Henon


2
ฉันคิดว่ามันอาจจะเป็นประโยชน์ในการอธิบายรายละเอียดเล็กน้อยเกี่ยวกับคำศัพท์ของคุณ ตัวอย่างเช่นฉันคุ้นเคยกับแนวคิดทางคณิตศาสตร์ทั้งหมดที่คุณพูดถึง แต่ฉันไม่สามารถจินตนาการได้ว่าคุณหมายถึงอะไรในบริบทนี้ด้วย "แผนที่ของพื้นที่เฟส" ฉันแน่ใจว่าในสาขาเฉพาะของคุณสิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องมีคำอธิบาย แต่คนที่มาจากความเชี่ยวชาญพิเศษอื่น ๆ อาจรู้ว่าพวกเขารู้วิธีที่จะช่วยคุณได้ถ้าคุณอธิบายสิ่งที่คุณหมาย
โคลิน K

1
นั่นเป็นจุดที่ดีจริง: เนื่องจากสันนิษฐานว่าไซต์นี้จะนำผู้คนจากสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันจำนวนมากจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องนิยามคำศัพท์เฉพาะภาคสนาม (หรืออย่างน้อยลิงค์ไปยังคำอธิบาย)
David Z

ตกลง Collin และ David ขอบคุณสำหรับความคิดเห็น พื้นที่เฟสคือพื้นที่ตำแหน่งโมเมนตัม คิดว่าหนึ่งตำแหน่งในวงแหวนและอิเล็กตรอนมีตำแหน่งตามขวางและโมเมนตัม (ความเร็ว) หลังจากที่มันหมุนไปรอบ ๆ แหวนหนึ่งครั้งมันจะมีตำแหน่งและความเร็วใหม่ ดังนั้นจึงเรียกว่าแผนที่แบบเลี้ยวเดียว ถ้ามันเป็นแบบเชิงเส้นมันจะเหมือนกับออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกซึ่งติดตามวงรีในพื้นที่เฟส สำหรับกรณีที่เป็นวงกลมแผนที่จะมีรูปแบบ x_1 = cos (theta) x_0 + sin (theta) p_0 และ p_1 = -sin (theta) x_0 + cos (theta) p_0 ชัดเจนไหม
โบอาซ

ฉันเพิ่มการอ้างอิงไปยังวรรณกรรมในสาขาฟิสิกส์ของลำแสงและการคำนวณและเพิ่มคำจำกัดความสั้น ๆ ของสเปซเฟส
โบอาซ

บังเอิญผมถามคำถามที่คล้ายกันในการแลกเปลี่ยนชุดคณิตศาสตร์ที่นี่ มีฉันถูกถามเกี่ยวกับการแก้ไขคำถามเสถียรภาพจากมุมมองทางคณิตศาสตร์ ที่นี่ฉันสงสัยว่ามีปัญหาเดียวกันนี้ในวิชาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ หรือไม่เนื่องจากดูเหมือนว่าค่อนข้างทั่วไป แต่ไม่ได้รับการเชื่อมต่อกับด้านนอกของการเคลื่อนที่ของลำแสง สิ่งหนึ่งที่ฉันรู้คือโหมดเร่งความเร็วในฟิสิกส์อะตอม มีคนอื่นไหม?
โบอาซ

คำตอบ:


4

คุณอาจรู้เรื่องนี้อยู่แล้ว แต่ดูเหมือนว่าบางสิ่งจากโลกแห่งทฤษฎีความโกลาหลและเศษส่วน? (ดังนั้นจึงเป็นการคำนวณ "ยาก")

สำหรับคำถามของคุณคุณได้ดูโลกของกลไกดาวเคราะห์และปัญหาตัว N หรือไม่? สิ่งเหล่านี้ยังถูกบังคับให้ใช้วิธีการแก้ปัญหาซ้ำและฟิสิกส์พื้นฐานพื้นฐานคือ N ^ 2 แม้ว่าโดยทั่วไปแหล่งพลังงานจะได้รับอนุญาตให้เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เช่นกัน - เพื่อทำให้สิ่งต่าง ๆ ยุ่งยากมากขึ้น

เป็นเวลานานแล้วที่ฉันได้ดูพวกเขา แต่การที่คุณพูดถึงแผนที่ด้านเฟสเสถียรภาพเสียงเป็นอย่างมากเช่น Henon Maps ฉันแน่ใจว่าสิ่งเหล่านี้จะต้องมีแอปพลิเคชันที่กว้างขึ้น แต่มักจะอธิบายในแง่ของความเสถียรของดาวเคราะห์ (เช่นความเสถียรของดวงจันทร์ที่สองในระบบดาวเคราะห์ดวงจันทร์)


ใช่แผนที่ Henon เป็นประเภทของสิ่งที่เรามีในการเคลื่อนที่ของลำแสงเร่งความเร็ว ปัญหาเกี่ยวกับการเปรียบเทียบกับปัญหาของร่างกาย N คือพื้นที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นมาก "พื้นที่เฟส" เป็นมิติ 6xN ในขณะที่อนุภาคเดี่ยวในวงแหวนการจัดเก็บนั้นเป็นเพียง 6 มิติในกรณีทั่วไป ฉันอยากรู้เกี่ยวกับโดเมนอื่น ๆ ที่ลงท้ายด้วยบางสิ่งเช่นแผนที่ Henon เพื่อจำลองพลวัต ตามเส้นทางทฤษฎีความโกลาหลฉันคิดถึงการศึกษาทฤษฎีพลศาสตร์ของประชากรด้วย ขอบคุณสำหรับคำตอบ.
โบอาซ

4

คุณสามารถมองเข้าไปในพฤติกรรมของ asymptotic เนื่องระบบพลวัต มีทั้งวรรณกรรมเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับหัวข้อนี้ในวิชาคณิตศาสตร์และวรรณคดีประยุกต์ทางฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์


ขอบคุณ Mrocklin ฉันได้ดูวรรณกรรมทั่วไปเล็กน้อยและไม่พบวิธีแก้ปัญหาหรือบางทีมันก็เป็นคณิตศาสตร์มากเกินไปและฉันก็ไม่พบปัญหาเดียวกันในแบบที่ฉันสามารถเข้าใจได้
โบอาซ

ต่อไปนี้เป็นคำถามจากสาขานี้: (1) คุณสร้างวงโคจร - นั่นคือหลังจากทำซ้ำหลายครั้งคุณจะกลับมาที่จุดเดิมหรือไม่? (2) ระบบของคุณมีความไวต่อการก่อกวนเล็ก ๆ น้อย ๆ หรือไม่ - เช่นถ้าเราเริ่มต้นสถานะเล็กน้อยจากสถานะเริ่มต้นของคุณมันจะจบลงในที่ที่แตกต่างกันอย่างดุเดือดหรือไม่? (3) การก่อกวนบางประเภทกระทำอย่างดุร้ายขณะที่คนอื่นเชื่องหรือไม่? การให้คำตอบสำหรับคำถามประเภทนี้อาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติของระบบร่างกายของคุณ
MRocklin

(1) ใกล้จุดกำเนิดการเปลี่ยนแปลงมีความเสถียรและรูปแบบวงโคจรปิด ออกไปไกลกว่านั้นบางครั้งพบเกาะแห่งความมั่นคงอื่น ๆ และจากนั้นยิ่งไกลออกไปพลวัตไม่เสถียรนั่นคือไม่ จำกัด (2) บางแง่มุมมีความละเอียดอ่อนและบางส่วนไม่ วงโคจรที่มั่นคงไม่ไวต่อการรบกวนใด ๆ (3) การก่อกวนมักจะกระทำเป็นระยะด้วยความถี่บางส่วน ความถี่บางความถี่ทำให้เกิดการสั่นพ้องซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงพลวัตได้อย่างมากแม้กระทั่งการก่อกวนเล็ก ๆ แต่การรู้ล่วงหน้าว่าความถี่ดังกล่าวเป็นอันตรายนั้นยังไม่เข้าใจ
โบอาซ

1

มันอาจมีประโยชน์ในการดูวิธีการของโมเดล Taylor นี่น่าจะเป็นบทความภาพรวมที่ดี ลองดูว่าโคซี่อินฟินิตี้สามารถทำสิ่งที่คุณต้องการได้ไหม


ขอบคุณ Erik ใช่ฉันค่อนข้างคุ้นเคยกับโคซี่อินฟินิตี้ บทความที่คุณลิงก์ไปยังหน้าตามีประโยชน์สำหรับภาพรวมของวิธีการใช้ power series เพื่อคำนวณฟังก์ชันต่าง ๆ และเพื่อหาขอบเขตของข้อผิดพลาด ฯลฯ คำถามของฉันคืออะไรเกี่ยวกับระบบ (นอกเหนือจากวงแหวนหน่วยความจำแบบวงกลม) วิธีแก้ปัญหาสำหรับภูมิภาคเสถียรภาพ ฉันไม่คิดว่าวิธีการแบบฟอร์มปกติสามารถทำได้ มันเป็นหัวข้อที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของลำแสง แต่ฉันไม่เห็นว่ามันแก้ปัญหาได้แล้ว
โบอาซ
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.