Klasický a kvantový chaos

Sylabus

Klasický Hamiltonovský autonomní systém. Podmínky integrability. Regulárnost pohybu integrabilního systému: akce a úhly, frekvence, periodické orbity a kvasiperiodické trajektorie, racionální a iracionální torusy, zobrazení pohybu na Poincareho řezu

Porucha integrability: popis porušeného neintegrabilního systému pomocí poruchové teorie, problém malých jmenovatelů. Dostatečné a nedostatečné iracionální torusy, teorém Kolmogorova-Arnolda-Mosera. Zánik racionálních torusů. Zobrazení porušeného pohybu na Poincareho ploše řezu, Poincareho-Birkhoffův teorém, přežití dvojic periodických orbit. Stabilní a nestabilní trajektorie, Ljapunovovy exponenty, metoda SALI a GALI. Stabilita systému pomocí metod Riemannovské diferenciální geometrie

Korespondence mezi klasickou a kvantovou mechanikou. Vyjádření časové Greenovy funkce Feynmanovým integrálem přes klasické cesty. Vztah mezi časovou Greenovou funkcí, energetickou Greenovou funkcí a hustotou energetických hladin systému. Semiklasická aproximace a přiblížení stacionární fáze. Vyjádření semiklasické časové a energetické Greenovy funkce Gutzwillerovou sumou přes klasické trajektorie. Gutzwillerova metoda semiklasického kvantování energií: hustota hladin jako Gutzwillerova suma přes klasické periodické orbity. Semiklasické kvantování klasicky chaotických systémů

Obecné statistické charakteristiky rozdělení energetických hladin kvantových systémů: vzdálenost sousedních hladin, Delta3 statistika, Sigma2 statistika. Gaussovský ortogonální, unitární a symplektický soubor náhodných Hamiltonovských matic, statistické charakteristiky rozdělení jejich energetických hladin. Wignerova hypotéza, její testování srovnáním rozdělení hladin Gaussovských souborů s rozdělením hladin v atomech a jádrech, možnosti jejího ověření metodami semiklasického kvantování klasicky chaotických systémů. Brodyho rozdělení. Škálová invariance kvantového spektra a 1/f šum. Zobrazení kvantového spektra pomocí Peresových mřížek

Anotace

Úvodní přednáška seznamující posluchače se základními vlastnostmi regulárních a chaotických pohybů v klasických hamiltonovských autonomních systémech, se semiklasickým kvantováním klasických chaotických systémů a se spektrálními vlastnostmi souborů náhodných matic. Přednáška předpokládá znalost základů klasické teoretické a kvantové mechaniky.