4。(核心)统计力学:(信用:1),总计:15小时。信息熵,最大化信息熵以推导经典合奏。等于不同的合奏。密度矩阵简介。量子统计,Bose Einstein凝结。退化费米气体,白矮人。相变和关键现象:一阶相变的Lee-Yang理论。非平衡统计力学:liouville的定理,bbgky层次结构,玻尔兹曼方程,运输现象随机过程,fokker-planck方程和布朗尼运动;波动散文定理建议的书:1。统计物理学简介,Slivio Salinas,Springer 2。粒子的统计物理学,穆罕默德·卡尔达(Mehran Kardar),剑桥大学出版社3。统计力学的入门课程,帕拉什·P·帕尔(Palash B. Pal),纳罗萨(Narosa Publishing)4。热力学动力学理论和统计热力学,F。W. Sears和G. L. Salinger 5。统计力学。黄,Kerson。 第二版。 Wiley 6。 统计力学。 Pathria,R。K. Pergamon Press 7。 统计物理学,第1部分。 Landau,L。D.和E. M. Lifshitz。 Pergamon Press 8。 统计和热物理学的基本原理,Reif,Frederick,编辑。 McGraw-Hill。 9。 统计动力学:物质超出平衡,R。Balescu,世界科学10。 非平衡的实力力学,D.N。黄,Kerson。第二版。 Wiley 6。 统计力学。 Pathria,R。K. Pergamon Press 7。 统计物理学,第1部分。 Landau,L。D.和E. M. Lifshitz。 Pergamon Press 8。 统计和热物理学的基本原理,Reif,Frederick,编辑。 McGraw-Hill。 9。 统计动力学:物质超出平衡,R。Balescu,世界科学10。 非平衡的实力力学,D.N。第二版。Wiley 6。统计力学。Pathria,R。K. Pergamon Press 7。统计物理学,第1部分。Landau,L。D.和E. M. Lifshitz。Pergamon Press 8。统计和热物理学的基本原理,Reif,Frederick,编辑。McGraw-Hill。 9。 统计动力学:物质超出平衡,R。Balescu,世界科学10。 非平衡的实力力学,D.N。McGraw-Hill。9。统计动力学:物质超出平衡,R。Balescu,世界科学10。非平衡的实力力学,D.N。Zubarev,苏联科学课程的研究结果:完成课程后,学生应了解古典和量子域及其应用中的不同统计合奏;非平衡过程,运输理论和相变的动力学。
单元 - 1分析:基本集理论,有限,可数和无数的集合,实际数字系统作为完整的有序字段,Archimedean属性,至高无上,invimum。序列和系列,收敛,Limsup,liminf。Bolzano Weierstrass定理,Heine Borel定理。 连续性,统一的连续性,可不同,平均值定理。 序列和一系列函数,均匀收敛。 Riemann总和和Riemann积分,不正确的积分。 单调函数,不连续性的类型,有限变化的函数。 Lebesgue Measure,Lebesgue积分。 函数的函数,定向导数,部分导数,衍生物作为线性转换,逆和隐式函数定理。 度量空间,紧凑性,连接性。 规范的线性空间。 连续函数的空间作为示例。 线性代数:向量空间,子空间,线性依赖性,基础,维度,线性转换代数。 矩阵的代数,矩阵,线性方程的等级和决定因素。 特征值和特征向量,Cayley-Hamilton定理。 线性变换的矩阵表示。 基础,规范形式,对角线形式,三角形形式,约旦形式的变化。 内部产物空间,正交基础。 二次形式,二次形式单位的还原和分类 - 2复杂分析:复数代数,复杂平面,多项式,功率序列,先验函数,例如指数,三角学和双曲线功能。 分析函数,Cauchy-Riemann方程。Bolzano Weierstrass定理,Heine Borel定理。连续性,统一的连续性,可不同,平均值定理。序列和一系列函数,均匀收敛。Riemann总和和Riemann积分,不正确的积分。单调函数,不连续性的类型,有限变化的函数。Lebesgue Measure,Lebesgue积分。函数的函数,定向导数,部分导数,衍生物作为线性转换,逆和隐式函数定理。度量空间,紧凑性,连接性。规范的线性空间。连续函数的空间作为示例。线性代数:向量空间,子空间,线性依赖性,基础,维度,线性转换代数。矩阵的代数,矩阵,线性方程的等级和决定因素。特征值和特征向量,Cayley-Hamilton定理。线性变换的矩阵表示。基础,规范形式,对角线形式,三角形形式,约旦形式的变化。内部产物空间,正交基础。二次形式,二次形式单位的还原和分类 - 2复杂分析:复数代数,复杂平面,多项式,功率序列,先验函数,例如指数,三角学和双曲线功能。分析函数,Cauchy-Riemann方程。Contour Integrall,Cauchy的定理,Cauchy的整体公式,Liouville定理,最大模量原理,Schwarz Lemma,开放映射定理。Taylor系列,Laurent系列,残基的计算。共形映射,莫比乌斯转换。代数:排列,组合,鸽子孔原理,包容性排斥原理,扰乱。算术的基本定理,Z中的分裂性,一致性,中国余数定理,Euler的Ø-功能,原始根。
辛对称性,这是著名的Bohigas-Giannoni-Schmit (BGS)猜想的内容[8]。BGS猜想目前在半经典理论中已经得到充分证实,适用于具有适当经典极限的系统[9–11],并得到许多不同量子系统中大量数值和实验证据的支持[12–14]。多体量子系统中的情况尚不清楚,尽管最近取得了一些理论进展[15–17]。由于费米子或玻色子粒子交换下的对称性,经典极限无法正确定义。通常假设BGS猜想对多体量子系统也成立,这主要基于数值结果,但仍然缺乏严格的推导。可积通用极限与混沌通用极限之间的转变是非通用的,取决于所研究特定系统的特性,尽管已针对不同系统进行了非常详细的研究 [18,19]。例如,在可积和混沌正交情况之间的转变中,一些系统呈现分数能级排斥,P ( s ) ∝ s β,β 的值在可积情况β = 0 和相应的 RMT 集合值β = 1 之间连续变化,而其他系统呈现满能级排斥,但仅限于一部分能级 [20]。许多系统,特别是在多体情况下,都表现出前一种行为。然而,Berry 和 Robnik 的半经典转变理论预测了后一种行为 [19]。在这种情况下,P (0) = F,其中 F 由所考虑模型的经典极限在相空间中的规则轨道分数给出。在开放量子系统中,该理论的发展程度要低得多,即使第一批结果在 BGS 猜想提出后不久就出现了 [21]。开放量子系统可以用刘维尔方程来描述,该方程表征密度矩阵算子的时间演化。在马尔可夫近似中,刘维尔算子是一个线性非厄米算子,刘维尔方程可以写成林德布拉德主方程 [22]。因此,刘维尔算子具有复特征值,而不是标准厄米量子力学的实能量。解决这个问题的最初方法是研究与环境耦合较弱的可积或混沌汉密尔顿量。当汉密尔顿量可积时,Grobe 等人研究了复平面上的谱统计,发现与二维泊松分布非常吻合 [21]。在混沌极限中,对于较小的 s 值,会出现普遍的立方排斥力 P ( s ) ∝ s 3,就像非厄米随机矩阵的 Ginibre 系综 [23] 中的情况一样,尽管完整的 P ( s ) 分布的细节取决于非厄米矩阵的对称性 [24, 25]。对于开放的量子自旋链,从可积到混沌转变过程中的能级间距分布已通过具有谐波约束的静态二维库仑气体拟合,其中能级排斥力由温度的倒数给出,表现出转变过程中的分数能级排斥力 [26]。最近,由于发现了新的可积多体刘维尔函数家族 [27–29],需要采用不同的方法来研究开放量子系统的可积和混沌性质。扩展精确可解和量子可积刘维尔函数类是提高我们对开放量子多体系统的理解的重要一步。最近的一些工作研究了随机混沌刘维尔函数复谱的统计特性 [30,31]。然而,物理多体刘维尔函数中精确可解的可积极限和混沌极限之间的转变仍然大部分未被探索。在这封信中,我们将扩展参考文献中的模型。 [28] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型,将其转换为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 家族具有丰富而复杂的跳跃算子结构,并允许沿可积线进行简单的参数化。然后,我们根据单个参数定义一个 Liouvillian,它在可积性和完全混沌极限之间进行插值。利用这些模型 Liouvillians,我们
最近邻间距分布遵循一维泊松分布P(s)=e−s[7],而混沌系统则表现出能级排斥力,其P(s)根据其对称性类接近于随机矩阵理论(RMT)的维格纳猜测,当s较小时,P(s)∝sβ,其中对正交、酉和辛对称,β=1,2,4,这是著名的Bohigas-Giannoni-Schmit(BGS)猜想的内容[8]。BGS猜想现在在半经典理论中得到了很好的证实,适用于具有适当经典极限的系统[9-11],并得到许多不同量子系统中大量数值和实验证据的支持[12-14]。多体量子系统的情况则不太清楚,尽管最近取得了一些理论进展 [ 15 – 17 ] 。由于费米子或玻色子粒子交换下的对称性,经典极限无法正确定义。通常,BGS 猜想被认为对多体量子系统也成立,这主要基于数值结果,但仍缺乏严格的推导。可积和混沌通用极限之间的转变是非通用的,取决于所研究的特定系统的特性,尽管已针对不同系统进行了非常详细的探索 [ 18 , 19 ] 。例如,在可积与混沌正交情况之间的转变中,一些系统表现出分数能级排斥,P(s)∝sβ,β值在可积情况β=0与对应的RMT系综值β=1之间连续变化,而其他系统则表现出满能级排斥,但仅限于一部分能级[20]。许多系统,特别是多体情况,表现出前一种行为。然而,Berry和Robnik的半经典转变理论预测了后一种行为[19]。在这种情况下P(0)=F,其中F由所考虑模型的经典极限的相空间中规则轨道的分数给出。在开放量子系统中,该理论的发展要落后得多,即使第一批结果是在BGS猜想提出后不久就出现的[21]。开放量子系统可以用刘维尔方程来描述,该方程表征密度矩阵算子随时间演化的特征。在马尔可夫近似下,刘维尔算子是线性非厄米算子,刘维尔方程可以写成林德布拉德主方程 [22] 。因此,刘维尔算子具有复特征值,而不是标准厄米量子力学的实能量。该问题的最初方法是研究与环境耦合较弱的可积或混沌汉密尔顿量。当汉密尔顿量可积时,Grobe 等人研究了复平面上的谱统计,发现与二维泊松分布符合得很好 [21] 。在混沌极限中,对于较小的s值,存在普遍的立方斥力P(s)∝s3,就像在非厄米随机矩阵的Ginibre系综中一样[23],尽管完整P(s)分布的细节取决于非厄米矩阵的对称性[24,25]。对于开放量子自旋链,从可积到混沌的转变中的能级间距分布可以通过具有谐波约束的静态二维库仑气体来拟合,其中能级斥力由温度的倒数给出,表现出转变中的分数能级斥力[26]。最近,由于发现了新的可积多体刘维尔粒子家族[27-29],人们需要采用不同的方法来研究开放量子系统的可积和混沌特性。扩展精确可解和量子可积的 Liouvil 函数类是提高我们对开放量子多体系统的理解的重要一步。最近的一些工作研究了随机混沌 Liouvil 函数复谱的统计特性 [ 30 , 31 ] 。然而,在物理多体 Liouvil 函数中,精确可解的可积极限和混沌极限之间的转变仍然大部分未被探索。在本文中,我们将基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型的文献 [ 28 ] 模型扩展到有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的可积线。这种新的可积 Liouvil 函数族具有丰富而复杂的跳跃算子结构,并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们[ 28 ] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型,将其转化为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 族具有丰富而复杂的跳跃算子结构,并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们[ 28 ] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型,将其转化为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 族具有丰富而复杂的跳跃算子结构,并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们
总课时:52 课程成果: CO1:应用矩阵理论和向量微积分的概念 CO2:开发求解微分方程的分析方法 CO3:应用有限差分和有限体积方法求解微分方程 CO4:在工程问题中实施分析和计算技术 矩阵的数学运算、线性方程组、一致性、向量空间、线性相关和独立性、基和维数、线性变换、投影、正交矩阵、正定矩阵、特征值和特征向量、矩阵的相似性、对角化、奇异值分解、矢量场、线积分。曲面积分、变量变换、格林定理、斯托克斯定理和散度定理 常微分方程 (ODE)、初值问题及其求解技术、二阶常微分方程的通解、齐次和非齐次情况、边界值问题、Sturm-Liouville 问题和 ODE 系统。偏微分方程 (PDE)、柯西问题、特征法、二阶 PDE 和分类、边界条件类型、热、波和拉普拉斯方程的公式和解。使用 MATLAB/Python 进行 ODE 和 PDE 的数值实现:ODE:初值问题:一阶和高阶方法、边界值问题、射击方法、数据拟合、最小二乘、标量传输方程的一阶和高阶数值方法、热、波和拉普拉斯方程的有限差分方法。与该项目相关的案例研究:地震波的声学模型、非均匀介质中的扩散、两个平板之间的流动发展、焊接问题、固体材料的热传导、扩散的相场解(Allen Cahn 1D 解)、具有 Lennard-Jones 势的两个或多个分子相互作用的解等。参考文献:[1] Lay, DC, Lay, SR 和 McDonald, JJ,2016 年,《线性代数及其应用》。Pearson,美国。[2] Kreyszig, E.,2011 年,《高等工程数学》,Wiley,印度。[3] Simmons, GF,2011 年,《微分方程及其应用和历史记录》,McGraw Hill,美国。[4] Sneddon,印第安纳州,2006 年,《偏微分方程元素》,多佛,美国。 [5] Rao, KS,2010 年,《偏微分方程简介》,Prentice-Hall,印度。[6] Butcher, JC,2003 年,《常微分方程的数值方法》,Wiley,美国。[7] Thomas, JW,2013 年,《数值偏微分方程:有限差分法》,Springer,瑞士。[8] Versteeg, HK 和 Malalasekera, W.,2007 年,《计算流体力学简介:有限体积》
复分析(每周 3 节课):复平面的拓扑结构、单连通域和多连通域。同伦版本。扩展复平面的球面表示、解析函数、谐波函数、次谐波函数及其应用、次谐波函数的 Littlewood 条件、复积分、柯西定理和积分公式、缠绕数、柯西估计、莫雷拉定理、刘维尔定理、代数基本定理。最大模原理、施瓦茨引理、泰勒级数、洛朗级数、复函数的零点和极点、亚纯函数。赫尔维茨定理、奇点分类、留数定理、参数原理、鲁什定理和高斯-卢卡斯定理、轮廓积分及其在非正常积分中的应用、实积分的计算、涉及正弦和余弦的非正常积分、涉及正弦和余弦的定积分、通过分支切割积分、保形映射、莫比乌斯变换、施瓦茨-克里斯托费尔变换。韦尔斯特拉斯定理、蒙特尔定理及其在建立维塔利定理中的应用。哈纳克不等式及其在建立哈纳克原理中的应用。数值分析(每周 1 节课):实矩阵的特征值和特征向量:极值特征值和相关特征向量的幂法、对称矩阵的雅可比和 Householders 方法。样条插值:三次样条。函数逼近:最小二乘多项式逼近、正交多项式逼近、切比雪夫多项式、兰佐斯节约法。数值积分:闭式牛顿-柯特公式、高斯求积法。常微分方程(ODE)初值问题的数值解:多步预估-校正法、Adams-Bashforth 方法、Adams-Moulton 方法、Milne 方法、收敛性和稳定性。常微分方程的两点边界值问题:有限差分和 Shooting 方法。参考文献:复分析:1.Churchill, RV 和 Brown, JW,《复变量及其应用》第 5 版,McGrawHill。 1990. 2. Gamelin, TW, “复分析”, Springer-Verlag 2001. 3. Greene R. 和 Krantz, SG, “单复变量函数理论”, 第 3 版, GSM, 第 40 卷, 美国数学学会。2006. 4. Lang, S., “复分析”, Springer –Verlag, 2003. 5. Narasimhan, R. 和 Nivergelt, Y., “单变量复分析”, Birkhauser, 波士顿, 2001. 6.Ahlfors, LV, “复分析”, 第 3 版, McGrawHill, 纽约,1979. 7.Conway, JB “单复变量函数”, Springer –Verlag, 1978. 数值分析: