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分数动力学。分数微积分在粒子、场和介质动力学中的应用。 (英语) Zbl 1214.81004号

非线性物理科学柏林:施普林格;北京:高等教育出版社(ISBN 978-3-642-14002-0/hbk;978-7-04-029473-6/hbk)。xv,504页。(2010).
该专著由五部分组成。第一部分是粒子和场分形分布的分数连续模型。在定义了Riemann-Liouville和Riesz分数阶积分的概念和性质之后,引入了Hausdorff测度和Hausdorvf维数,将分形表示为具有非整数Hausdorff维数的度量集本文作者考虑了分形的一些物理性质(分形系统的质量分布、分形上的质量分布和分形介质的质量、分形分布的电荷、粒子的分形分布、分维分布的基本模型)以及数学(分形上的函数和积分、非整数维空间上的积分和分形上的多变量积分、实轴上的分数积分和度量(质量)、分形上的概率)应用。进一步学习分形度量的流体力学(第2章)分形刚体动力学(第3章)、电荷和场分形分布的电动力学(第4章)、分形介质的Ginzburg-Landau方程(第5章)、概率分形分布的Fokker-Planck方程(第6章)分形相空间分布的统计力学(第7章)。
第二部分的主题是长程相互作用介质的分数动力学。在第八章中,考虑了具有长程相互作用的链和格,以及这些离散系统的连续极限。复Ginzburg-Landau方程描述了许多现象,如非线性波、二阶相变和超导电性。它用于描述在大类非线性波现象中表现出Poincaré-Andronov-Hopf分岔的任何过程的不稳定模振幅的演化,并用于描述复杂介质中的同步和集体振荡。第九章研究分数阶Ginzburg-Landau方程。在Psi级数方法中,考虑了每个不同变量的Laurent级数的存在性。洛朗级数的存在与微分方程的奇异性分析密切相关。在第10章中,考虑了分数方程的psi-级数方法,目的是描述复杂介质的非局部特性。
在第三部分(分数空间动力学)中,作者建议使用分形向量演算(第11章)、分形外部演算和分数微分形式(第12章)、分数变分(第14章)来描述分数动力系统(DS),梯度和哈密顿系统的分数推广(第13章)及其解的分形稳定性研究。特别是分数统计力学和动力学(Liouville、Bogolyubov和Vlasov方程,第15章中的Fokker-Planck方程),分数电动力学(第12章)考虑了它们在空间变量上的非局部性质。
在第四部分中,作者描述了分数时间动力学,其中关于时间变量的导数具有非整数阶。第17章讨论了具有广义约束以描述长费米存储器的非完整系统。电介质的电动力学被描述为分数时间电动力学(第16章)。具有记忆的离散映射是从kicked DS的分数阶微分方程中获得的(第18章)。
第五部分讨论了分数阶导数在量子动力学中的应用。这些导数被定义为自伴导数的分数次幂。提出了量子马尔可夫动力学的分数推广,以及不同分数导数和分形函数的量化。文本是自包含的。每一章都附有大量近期出版物的清单。

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