Search

We consider the stochastic dynamics that is the Boltzmann-Grad limit of the Hamiltonian dynamics of a system of hard spheres. A new concept of averages over states of stochastic systems is introduced, in which the contribution of the hypersurfaces on which stochastic point particles interact is taken into account. We give a rigorous derivation of the infinitesimal operators of the semigroups of evolution operators. Визначена стохастична динаміка, яка є границею Больцмана — Греда від гамільтоиової динаміки системи пружних куль. Введено нову концепцію середніх від спостережуваних за станами стохастичиих систем. В ньому враховуються вклади від гіперповерхоиь, на яких взаємодіють точкові стохастичні частки. Дано строге визначення інфінітезімальних операторов для півгрупи еволюційних операторів.

We consider the BCS Hamiltonian with sources, as proposed by Bogolyubov and Bogolyubov, Jr. We prove that the eigenvectors and eigenvalues of the BCS Hamiltonian with sources can be exactly determined in the thermodynamic limit. Earlier, Bogolyubov proved that the energies per volume of the BCS Hamiltonian with sources and the approximating Hamiltonian coincide in the thermodynamic limit. Розглянуто БКШ гамільтоніан з джерелами, який був запропонований Боголюбовим та Боголюбовим (мол.). Доведено, що власні вектори та власні значення БКШ гамільтоніана з джерелами можна визначити точно в термодинамiчнiй границі. Раніше Боголюбовим було встановлено, що питомі енергії БКШ та апроксимуючого гамільтоніанів збігаються в термодинамічній границі.

We study equilibrium states of systems of hard spheres in the Boltzmann-Enskog limit (d→0, 1/v→∞ (z→∞), and d 3 (1/v)=const (d 3 z=const)). For this purpose, we use the Kirkwood-Salsburg equations. We prove that, in the Boltzmann-Enskog limit, solutions of these equations exist and the limit distribution functions are constant. By using the cluster and compatibility conditions, we prove that all distribution functions are equal to the product of one-particle distribution functions, which can be represented as power series in z=d 3 z with certain coefficients.

The problem of the existence of solutions of the hierarchy for the sequence of correlation functions is investigated in the direct sum of spaces of summable functions. We prove the existence and uniqueness of solutions, which are represented through a semigroup of bounded strongly continuous operators. The infinitesimal generator of the semigroup coincides on a certain everywhere dense set with the operator on the right-hand side of the hierarchy. For initial data from this set, solutions are strong; for general initial data, they are generalized ones. Досліджено проблему існування розв'язків ієрархії для послідовності кореляційних функцій при початкових даних з прямої суми просторів інтегровних функцій. Доведено існування та єдиність розв'язків, поданих через півгрупу обмежених сильно неперервних операторів. Інфінітезимальний оператор півгрупи збігається на певній скрізь щільній множині з оператором, що визначає праву частину ієрархії. Для початкових даних з цієї множини розв'язки є строгими, для загальних початкових даних — узагальненими.

Dynamics of a system of hard spheres with inelastic collisions is investigated. This system is a model for granular flow. The map induced by a shift along the trajectory does not preserve the volume of the phase space, and the corresponding Jacobian is different from one. A special distribution function is defined as the product of the usual distribution function and the squared Jacobian. For this distribution function, the Liouville equation with boundary condition is derived. A sequence of correlation functions is defined for canonical and grand canonical ensemble. The generalized BBGKY hierarchy and boundary condition are deduced for correlation functions. Досліджується динаміка твердих сфер з непружним розсіянням. Така система є моделлю для гранульованих потоків. Відображення, індуковане зсувом уздовж траєкторій, не зберігає об'єм фазового простору, а відповідний якобіан є відмінним від одиниці. Визначено спеціальну функцію розподілу як добуток звичайної функції розподілу та квадрата якобіана. Для цієї функції розподілу виведено рівняння Ліувілля з граничними умовами. Послідовність кореляційних функцій визначено для канонічного та великого канонічного ансамблів. Для кореляційних функцій виведено узагальнену ієрархію ББГКІ та відповідні граничні умови.

Bogolyubov proved that the average energies (per unit volume) of the ground states for the BCS Hamiltonian and the approximating Hamiltonian asymptotically coincide in the thermodynamic limit. In the present paper, we show that this result is also true for all excited states. We also establish that, in the thermodynamic limit, the BCS Hamiltonian and the approximating Hamiltonian asymptotically coincide as quadratic forms. M. M. Боголюбов довів, що середні енергії на одиницю об'єму основних станів для гамільтоніана БКШ та апроксимуючого гамільтоніана у термодинамічній границі асимптотично збігаються. У даній роботі показано, що цей результат має місце і для усіх збуджених етапів. Водночас встановлено, що гамільтопіан БКШ та апроксимуючий гамільтоніан у термодинамічній границі асимптотично збігаються як квадратичні форми.

We consider the model and approximating Hamiltonians directly in the case of infinite volume. We show that each of these Hamiltonians has two branches of the spectrum and two systems of eigenvectors, which represent excitations of the ground states of the model and approximating Hamiltonians as well as the ground states themselves. On both systems of eigenvectors, the model and approximating Hamiltonians coincide with one another. In both branches of the spectrum, there is a gap between the eigenvalues of the ground and excited states.

We construct a measure that corresponds to the correlation functions of equilibrium states of infinite systems of classical statistical mechanics. The correlation functions satisfy the Bogolyubov compatibility conditions. We also construct measures that correspond to the correlation functions of nonequilibrium states of infinite systems for the Boltzmann hierarchy and the Bogolyubov–Strel'tsova diffusion hierarchy.

We introduce the stochastic dynamics in the phase space that corresponds to the Boltzmann equation and hierarchy and is the Boltzmann–Grad limit of the Hamiltonian dynamics of systems of hard spheres. By the method of averaging over the space of positions, we derive from it the stochastic dynamics in the momentum space that corresponds to the space-homogeneous Boltzmann equation and hierarchy. Analogous dynamics in the mean-field approximation was postulated by Kac for the explanation of the phenomenon of propagation of chaos and derivation of the Boltzmann equation.

We investigate the spectrum of a model Hamiltonian with BCS and mean-field interaction in a finite domain under periodic boundary conditions. The model Hamiltonian is considered on the states of pairs and waves of density charges and their excitations. It is represented as the sum of three operators that describe noninteracting pairs, the interaction between pairs, and the interaction between pairs and waves of density charges. The last two operators tend to zero in the thermodynamic limit, and the spectrum of the model Hamiltonian coincides with the spectrum of noninteracting pairs with chemical potential shifted by mean-field interaction. It is shown that the model and approximating Hamiltonians coincide in the thermodynamic limit on their ground and excited states and both have two branches of eigenvalues and eigenvectors.

We establish that the averages per volume of the BCS and approximating Hamiltonians over all excited states coincide in the thermodynamic limit. Earlier, this was established only for the ground state.

We consider different methods for the derivation of the stochastic Boltzmann hierarchy corresponding to the stochastic dynamics that is the Boltzmann-Grad limit of the Hamiltonian dynamics of hard spheres. Solutions of the stochastic Boltzmann hierarchy are the Boltzmann-Grad limit of solutions of the BBGKY hierarchy of hard spheres in the entire phase space. A new concept of reduced distribution functions corresponding to the stochastic dynamics are introduced. They take into account the contribution of the hyperplanes of lower dimension where stochastic point particles interact with one another. The solutions of the Boltzmann equation coincide with one-particle distribution functions of the stochastic Boltzmann hierarchy and are represented by integrals over the hyperplanes where the stochastic point particles interact with one another. Розглянуто різні методи виведення стохастичної ієрархії, що відповідає стохастичній динаміці, яка є границею Больцмана - Греда від гамільтопової динаміки пружних куль. Розв'язки стохастичної ієрархії є границею Больцмана - Греда розв'язків ієрархії ББГКІ для пружних куль у всьому фазовому просторі. Запропоновано нову концепцію редукованих функцій розподілу, що відповідають стохастичній динаміці. Нові функції розподілу враховують вклади від гіперплощии менших розмірностей, де взаємодіють стохастичпі точкові частинки. Розв'язки рівняння Больцмана співпадають з одпочастииковими функціями розподілу стохасшчиої ієрархії Больцмана і зображуються інтегралами по гіперповерхпях, де стохастичпі точкові частки взаємодіють.

We prove the existence of the Boltzmann-Enskog limit for an equilibrium system of hard spheres. On the basis of analysis of the Kirkwood-Salsburg equations, we show that the limit distribution functions are constants that can be represented as series in density.

A review of N. N. Bogolyubov's works in classical and quantum statistical mechanics is presented.