Multi-soliton Dynamics for Dispersive Partial Differential Equations
Multi-soliton Dynamics for Dispersive Partial Differential Equations
批准号:
2247290
负责人:
Andrew Lawrie
金额:
$26.7万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2023
资助国家:
美国
项目状态:
未结题
起止时间:
2023-07-01 至 2026-06-30
中文摘要
自然界是由波动方程支配的:电路板上的电流、光缆中的光、原子内部的基本粒子,甚至银河系中心的黑洞都是通过波动动力学传播的。尽管波型方程无处不在,但人们对它的理解还远远不够。这个项目的目标是了解波是如何受到自身或环境干扰的影响的。这项研究试图了解一些海浪何时以及为什么消散,另一些海浪持续存在,还有一些海浪崩溃。了解波的行为推动了技术进步--更小的微芯片,更快的数据传输,以及对宇宙基本物理的更深入的洞察。该项目为本科生、研究生和博士后研究人员提供研究培训机会。研究人员研究非线性波动和色散方程解的长期动力学,重点研究允许拓扑孤立子的方程,这些方程用于模拟上述物理现象。孤子是具有非平凡拓扑不变性的局域孤波。它们是由Skyrme在20世纪60年代作为经典场论中的粒子候选者引入的。它们具有经典力学中粒子所需的性质--人们可以定义它们的位置、动量和能量--从远处看,多个孤子的配置类似于相互作用的粒子系统。研究人员在多孤子动力学方面的工作使这种与经典力学的联系变得明确,将强相互作用孤子的动力学归结为关于它们的位置、动量、尺度等潜在的n体问题。孤子动力学分析的指导原则是孤子分解猜想,它预测一般解在存在的最后时间分解为有限多个孤子的叠加和捕捉辐射的项,通常是潜在线性方程的解。研究人员将致力于在某些情况下证明猜想,并在其他情况下通过考虑三类问题来超越猜想:(1)没有对称假设的演化方程的孤子解猜想,从二维调和映射热流开始,这是一个长期悬而未决的问题;(2)奇异非线性波在爆炸时间后的唯一延拓问题;以及(3)给出多孤子解及其碰撞的渐近描述的问题。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
The natural world is governed by wave equations: the electricity on a circuit board, the light in fiber-optic cables, the elementary particles inside atoms, and even the black hole in the center of the galaxy all propagate by wave dynamics. Though ubiquitous, wave-type equations are far from well-understood. The goal of this project is to understand how waves are affected by interference with themselves or with their environment. The research seeks to learn when and why some waves disperse, other waves persist, and still others collapse. Knowing how waves behave drives technological progress - smaller microchips, faster data transmission, and deeper insights into the fundamental physics of the universe. The project provides research training opportunities for undergraduate students, graduate students, and postdoctoral researchers.The investigator studies the long-time dynamics of solutions to nonlinear wave and dispersive equations, focusing on equations that admit topological solitons, which are used to model the physical phenomena described above. Solitons are localized solitary waves with a nontrivial topological invariant. They were introduced by Skyrme in the 1960s as candidates for particles in classical field theories. They have properties required from a particle in classical mechanics - one can define their position, momentum, and energy - and viewed from a distance, configurations of multiple solitons resemble systems of interacting particles. The investigator's work on multi-soliton dynamics makes this connection with classical mechanics explicit, reducing the dynamics of strongly interacting solitons to underlying n-body problems for their positions, momenta, scales, etc. A guiding principle in the analysis of soliton dynamics is the Soliton Resolution Conjecture, which predicts that generic solutions decompose near the final time of existence into a superposition of finitely many solitons and a term capturing the radiation, often a solution to the underlying linear equation. The investigator will work towards proving the conjecture in certain settings and going beyond it in others by considering three categories of problems: (1) the soliton resolution conjecture for evolution equations without symmetry assumptions, starting with the harmonic map heat flow in two dimensions, which is a long-standing open problem; (2) the unique continuation problem for singular nonlinear waves past the blow-up time; and (3) the question of giving asymptotic descriptions of multi-soliton solutions and their collisions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
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会议论文
Soliton Dynamics for Non-Linear Wave Equations
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批准号:1954455
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$24.9万
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财政年份:2020
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负责人:Andrew Lawrie
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依托单位:
Dynamics of Nonlinear Wave Equations
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批准号:1700127
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$15.0万
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财政年份:2017
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负责人:Andrew Lawrie
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依托单位:
PostDoctoral Research Fellowship
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批准号:1302782
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项目类别:Fellowship Award
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资助金额:$15.0万
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财政年份:2013
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负责人:Andrew Lawrie
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依托单位:
国内基金
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Ricci-Hessian 型黎曼流形的刚性及分类问题研究
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批准号:11801011
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李德贺
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依托单位:
黎曼流形上的Ricci Soliton及几何结构研究
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批准号:11401179
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2014
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负责人:马冰清
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依托单位:
正迷向曲率流形上Ricci流的奇点分析
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批准号:11301191
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张珠洪
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依托单位:
Witten Laplacian的特征值及与其相关的Ricci Soliton研究
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批准号:11371018
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2013
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负责人:黄广月
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依托单位:
Ricci soliton 几何性质的研究
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批准号:11226081
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:3.0万元
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批准年份:2012
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负责人:苏延辉
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依托单位:
曲率流下soliton的几何性质与应用
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批准号:11126204
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:3.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张珠洪
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依托单位:
拟射影空间中的极值凯勒度量研究
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批准号:11001080
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:16.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李皓昭
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依托单位:
Ricci流及其在微分几何学中的应用
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批准号:10901113
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:16.0万元
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批准年份:2009
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负责人:张振雷
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依托单位:
非线性偏微分方程及其在复几何中的应用
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批准号:10701025
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2007
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负责人:嵇庆春
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依托单位:
约瑟夫逊结传输线中的孤子(soliton)研究
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批准号:18670744
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项目类别:面上项目
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资助金额:4.0万元
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批准年份:1986
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负责人:杨森祖
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依托单位: