| Περίληψη: | Η παρούσα διατριβή έχει ως θέμα της το κβαντικό χάος σε μπιλλιάρδα. Ειδικότερα, εισάγεται ένας μετασχηματισμός (Μετασχηματισμός Εφελκυσμού), ο οποίος προβάλλει το σύνορο ενός μπιλλιάρδου πάνω στον μοναδιαίο κύκλο. Αυτό εισάγει μια μη-Ευκλείδια μετρική στο επίπεδο και έναν διαφορικό τελεστή, ο οποίος περιέχει όλη την πληροφορία σχετικά με το σχήμα του συνόρου και τις ιδιότητες, ως προς την ολοκληρωσιμότητα ή μη, του μπιλλιάρδου. Κλασικά οι ευθείες γραμμές της ελεύθερης κίνησης αντιστοιχούν σε γεωδαισιακές, και κβαντομηχανικά το ενεργειακό φάσμα είναι αυτό του τελεστή Laplace-Beltrami με Dirichlet συνοριακές συνθήκες στον μοναδιαίο κύκλο. Οι γεωδαισιακές εξισώσεις είναι μη-γραμμικές, ομως στο διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών σκεδάσεων υπάρχουν δύο ολοκληρώματα κίνησης, αυτό της κινητικής ενέργειας και αυτό της στροφορμής, οπότε είναι δυνατή η λύση τους. Οι λύσεις αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο κλασικό πρόβλημα σκέδασης. Κβαντικά παίρνουμε το φάσμα των μπιλλιάρδων: Έλλειψη, στάδιο, Robnik και τετράγωνο, για διάφορες τιμές μιας παραμέτρου διαταραχής. Το φάσμα υπολογίζεται διαταρακτικά για μικρές τιμές της παραμέτρου διαταραχής και με διαγωνοποίηση για πιο μεγάλες τιμές της. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε σχήμα συνόρου μπιλλιάρδου, αρκεί ο μετασχηματισμός να είναι αντιστρέψιμος, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ένας γρήγορος τρόπος προσδιορισμού του φάσματος καθώς και σαν ένα θεωρητικό εργαλείο για την ανάλυση θεμελιακών ιδιοτήτων της ολοκληρωσιμότητας, του χάους και της ενδιάμεσης αυτών περιοχής, μέσω του τελεστή Laplace-Beltrami. Σαν ένδειξη των δυνατοτήτων της μεθόδου παραθέτουμε ένα γραφικό τεστ, όπου για πολύ μικρές αποκλίσεις από τον μοναδιαίο κύκλο ένα ολοκληρώσιμο και δύο εν-δυνάμει χαοτικά μπιλλιάρδα διακρίνονται καθαρά μεταξύ τους από τις κατανομές των διαφορών της διόρθωσης πρώτης τάξης στην ενέργεια. Το τεστ αυτό εμφανίζεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία και έρχεται να συμπληρώσει την γνωστή κατανομή αποστάσεων εγγυτάτων γειτόνων, η οποία για τόσο μικρές αποκλίσεις από το κυκλικό μπιλλιάρδο δεν καταφέρνει να διαχωρίσει τα ολοκληρώσιμα από τα μη-ολοκληρώσιμα σχήματα. Τέλος εισάγεται η έννοια του ανοικτού μπιλλιάρδου, στο οποίο θεωρείται ότι το σύνορο βρίσκεται στο άπειρο. Τα ανοικτά μπιλλιάρδα αν και είναι ολοκληρώσιμα, περιέχουν εντούτοις την πληροφορία για την ολοκληρωσιμότητα ή μη των αντιστοίχων κλειστών σχημάτων. Για την εξαγωγή της τελευταίας πληροφορίας χρησιμοποιούνται διάφοροι μέθοδοι όπως συναρτήσεις αυτο- και ετερο- συσχέτισης.
|
|---|
