Астрономия

В течение столетий астрономы интересовались движениями планет и методами вычисления их орбит. Начиная с Ньютона, математики были увлечены родственной задачей N тел. Они пытались найти решения уравнений движения N материальных точек, взаимодействующих посредством силы, подчиняющейся закону обратных квадратов, и определить, существуют ли квазипериодические орбиты. Попытки ответить на эти вопросы привели к созданию методов нелинейной динамики и теории хаоса. В своей книге, являющейся классической работой по современной прикладной математике, Юрген Мозер дает краткое описание двух столпов данной теории - устойчивого и хаотического поведения. Он рассматривает случаи, когда движение N тел является устойчивым, охватывая такие темы, как гамильтоновы системы, теорема о закручивании (Мозера) и некоторые аспекты теории Колмогорова-Арнольда-Мозера. Далее он исследует хаотические орбиты, рассматривая в качестве примера ограниченную задачу трех тел, и говорит о существовании и значимости гомоклинических точек. По прошествии 30 лет лекции Мозера все еще остаются одним из лучших способов проникнуть в захватывающие миры порядка и хаоса в динамике.

В монографии построена непротиворечивая модель, описывающая не только поступательное, но и вращательное движение тел в пространстве гравитирующих масс. При этом основным условием модели является равнозначность поступательного и вращательного движения. Выполнение данного условия реализовано введением семимерного пространства-времени, которое представляет собой объединение пространственно-временных координат тел и угловых координат, ориентирующих тела в пространстве. Разработан математический аппарат для описания движения неточечных тел в пространстве-времени и их взаимодействие с гравитационным полем, влияющим в равной степени на поступательные и вращательные степени свободы. Получены геометризированные гравитационные уравнения для семимерного пространства-времени и найдена новая форма записи закона сохранения энергии-импульса. В рамках семимерной модели рассмотрены применения полученных уравнений для описания Солнечной системы, вращения галактик и эволюции Вселенной. Показано, что подобный подход, в частности, позволяет отказаться от такого понятия, как темная материя.