Научная статья на тему '«Квантования» изомонодромной гамильтоновой системы h^((7/2)+1))'

«Квантования» изомонодромной гамильтоновой системы h^((7/2)+1)) Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
91
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАМИЛЬТОНОВЫ СИСТЕМЫ / КВАНТОВАНИЕ / УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА / УРАВНЕНИЯ ПЕНЛЕВЕ / МЕТОД ИЗОМОНОДРОНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ / HAMILTON SYSTEMS / QUANTIZATION / SHRO¨DINGER EQUATION / PAINLEV´E EQUATIONS / METHOD OF ISOMONODROMIC DEFORMATIONS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Павленко Виктор Александрович, Сулейманов Булат Ирекович

Рассматриваютсядвасовместныхмеждусобойлинейныхэволюционных уравнения с временами s1 и s2, зависящие от двух пространственных переменных. Эти эволюционные уравнения представляют собой аналоги временных уравнений Шредингера, определяемых двумя гамильтонианами H 7 2+1 sk (s1,s2,q1,q2,p1,p2) (k = 1,2) системы H 7 2+1, которая состоит из пары совместных между собой гамильтоновых систем уравнений, допускающих применение метода изомонодромных деформаций. Из канонических временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами H 7 2+1 sk, их данные аналоги возникают в результате формальной замены постоянной Планка на мнимую единицу. В терминах решений соответствующих линейных систем обыкновенныхдифференциальныхуравненийметодаизомонодромныхдеформаций,условием совместности которых является гамильтонова система H 7 2+1, построены явные решения данных аналогов уравнений Шредингера. В конструкции этих явных решений ключевую роль имеет замена, которая ранее использовалась при построении решений аналогов временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами изомонодромной гамильтоновой системой Гарнье с двумя степенями свободы а также двух изомонодромных вырождений последней. Обсуждается вопрос о применимости данной замены и при построении решений аналогов временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами всей иерархии изомнодромных гамильтоновых систем с двумя степенями свободы, являющихся вырождениями этой системы Гарнье. Отмечена также связь решений гамильтоновых систем H 7 2+1 с некоторыми задачами современной нелинейной математической физики. В частности, показано, что решения этих гамильтоновых систем явным образом задаются совместными решениями уравнения Кортевега де Вриза ut + uxxx + uux = 0 и неавтономного обыкновенного дифференциального уравнения пятого порядка, посредством которых универсальным образом описывается влияние малой дисперсии на трансформации слабых гидродинамических разрывов в сильные.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

“Quantizations” of isomonodromic Hamilton system H 7 2+1

We consider two compatible linear evolution equations with times s1 and s2 depending on two spatial variables. These evolution equations are the analogues of the non-stationary time Schro¨dinger equations determined by the two Hamiltonians H 7 2+1 sk (s1,s2,q1,q2,p1,p2) (k = 1,2) of the Рк´Р∘milton system H 7 2+1 formed by a pair of compatible Hamiltonian systems of equations admitting the application of isomonodromic deformations method. These analogues arise from canonical time Schro¨dingerequationsdeterminedbytheHamiltoniansH 7 2+1 sk ;theyarisebytheformal replacement of the Planck constant by the imaginary unit. We construct explicit solutions of these analogues of Schr¨odinger equations in terms of the solutions of the corresponding linear systems of ordinary differential equations in the isomonodromic deformations method, whose compatibility condition is the Hamiltonian system H 7 2+1. The key role in the construction of these explicit solutions is played by the change which was used earlier in constructing the solutions of time Schro¨dinger equation determined by the Hamiltonians of isomonodromic Hamiltonian Garnier system with two degrees of freedom as well as of two isomonodromic degenerations of the latter. We discuss the issue on applicability of this change for constructing the solutions to analogues of time Schr¨odinger equations determined by the Hamiltonians of the entire hierarchy of isomonodromic Hamiltonian systems with two degrees of freedom being the degenerations of this Garnier system. We mention also a H 7 2+1 with some problems of modern nonlinear mathematical physics. In particular, we show that the solutions of these Hamiltonian systems are determined explicitly by the simultaneous solutions to the Korteweg-de Vries equation ut + uxxx + uux = 0 and a non-autonomous fifth order ordinary differential equations, which are used in universal description of the influence of a small dispersion on the transformation of weak hydrodynamical discontinuities into the strong ones.

Текст научной работы на тему ««Квантования» изомонодромной гамильтоновой системы h^((7/2)+1))»

ISSN 2074-1871 Уфимский математический журнал. Том 9. № 4 (2017). С. 100-110.

УДК 517.925

«КВАНТОВАНИЯ» ИЗОМОНОДРОМНОЙ

«* 7,1

ГАМИЛЬТОНОВОИ СИСТЕМЫ Н2+1

В.А. ПАВЛЕНКО, Б.И. СУЛЕЙМАНОВ

Аннотация. Рассматриваются два совместных между собой линейных эволюционных уравнения с временами si и s2, зависящие от двух пространственных переменных. Эти

эволюционные уравнения представляют собой аналоги временных уравнений Шредин-

" 7 + 1 "

гера, определяемых двумя гамильтонианами Н£к (si,S2,Qi ,Q2,Pi ,Р2) (к = 1, 2) системы Н 2 +1, которая состоит из пары совместных между собой гамильтоновых систем

уравнений, допускающих применение метода изомонодромных деформаций. Из кано-" " 7+i

нических временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами Н£к ,

их данные аналоги возникают в результате формальной замены постоянной Планка на мнимую единицу. В терминах решений соответствующих линейных систем обыкновенных дифференциальных уравнений метода изомонодромных деформаций, условием совместности которых является гамильтонова система Н 2+i, построены явные решения данных аналогов уравнений Шредингера. В конструкции этих явных решений ключевую роль имеет замена, которая ранее использовалась при построении решений аналогов временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами изомо-нодромной гамильтоновой системой Гарнье с двумя степенями свободы а также двух изомонодромных вырождений последней. Обсуждается вопрос о применимости данной замены и при построении решений аналогов временных уравнений Шредингера, определяемых гамильтонианами всей иерархии изомнодромных гамильтоновых систем с двумя степенями свободы, являющихся вырождениями этой системы Гарнье. Отме-

" 7 ,1

чена также связь решений гамильтоновых систем Н 2 + с некоторыми задачами современной нелинейной математической физики. В частности, показано, что решения этих гамильтоновых систем явным образом задаются совместными решениями уравнения Кортевега де Вриза щ + иххх + иих = 0 и неавтономного обыкновенного дифференциального уравнения пятого порядка, посредством которых универсальным образом описывается влияние малой дисперсии на трансформации слабых гидродинамических разрывов в сильные.

Ключевые слова: гамильтоновы системы, квантование, уравнение Шредингера, уравнения Пенлеве, метод изомонодроных деформаций.

Mathematics Subject Classification: 34М56, 35Q41

1. Введение

Классическим гамильтоиовым системам обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) с п степенями свободы

(\г)'т = я;, Ыт = -К (г = 1 ,...,п), (1)

V.A. Pavlenko, B.I. Suleimanov, "Quantizations" of isomonodromic Hamilton system h5+1. ©Павленко В.А., Сулейманов Б.И. 2017. Поступила 15 сентября 2017 г.

определяемых гамильтонианами Н(т, А1,..., Ап, ..., в волновой квантовой механике еопоетавляетея временное уравнение Шредингера

д д

= Н(Г, <1,..., Сп. -е-д^-,...,(2)

где посредством параметра е = г Н учитывается его зависимость от постоянной Планка К = 2 кН.

Около 30 лет назад вторым из авторов данной публикации было обнаружено, что уравнения вида (2) при п = 1 и е = 1 возникают в контексте теории уравнений Пенлеве, Оказывается, [39], [40], [42], такие эволюционные уравнения связаны с представлением каждого из шести канонических ОДУ Пенлеве = (£, А,А[) (] = 1,..., 6) как через координату гамильтоновой системы с одной степенью свободы вида (1), так и в виде условия совместности линейных дифференциальных уравнений метода изомонодромных деформаций (ИДМ)

= р(С, г, А, А;Ж К' = в (С, г, А, А;щ - в (с ,т2,а,а;) У, (3)

выписанных в классической работе Р. Гарнье [6],

В [39], [40] показано, что явными заменами вида Ф = У ехр(5(г, ()) совместные решения У уравнений (3) переводятся в решения эволюционных уравнений

дФ д

^ = Н ()ф (^=1). (4)

Правые части уравнений (4), уже независящие от А(т) и ^(т), при конкретном выборе

нее задаются гамильтонианами Н = Нj (т,А,у) (] = 1, 6) гамильтоновых систем (1), исключение из которых импульсов ^(т) ^^У второго торядка па координату А (г), совпадающее с соответствующим уравнением Пенлеве, Другой же выбор такой очередности допускает [42] символическую запись этих шести линейных эволюционных уравнений и в виде (2), (Следуя терминологии статьи [41], эволюционные уравнения вида (2) с постоянными е = Ш мы будем далее назвать «квантованиями» соответствующих гамильтоновых систем.)

В последнее десятилетие по тематике, касающейся связей уравнений ИДМ для ОДУ типа Пенлеве с эволюционными линейными уравнениями квантовой механики и (начиная с работы [36]) квантовой теории поля, написан также уже довольно большой ряд других работ [1]-[3], [7], [8], [14] [17], [19]-[24], [26], [27], [32], [35]-[38], [41], [43]-[45].

В частности, в статьях [38], [42] в терминах соответствующих решений систем линейных уравнений ИДМ были построены и решения «квантований» (2) для трех совместных между собой изомонодромных гамильтоновых пар систем ОДУ с двумя степенями свободы. При этом в [38] рассматривалась ситуация так называемой системы Гарнье, возглавляющей целую иерархию изомономонодромных гамильтоновых систем с двумя степенями свободы, которые из этой системы Гарнье могут быть получены [11], [13] посредством процедуры последовательного вырождения, (В [42] строились «квантования» (2) пар гамильтоновых систем ОДУ, являющихся двумя низшими представителями этой иерархии), В Замечании 2 статьи [38] было выражено предположение о том, что с помощью данной процедуры конструкции [38] могут быть расширены и на всю данную иерархию вырождений системы Гарнье, Вероятно, это предположение справедливо. Но для реализации такого расширения процедуру последовательного вырождения, описанную в [11], [13], нужно еще

обобщить иа квантовые операторы, соответствующие не только классическим координатам, но и классическим импульсам (в отличие от известной процедуры последовательного вырождения иерархии шести классических ОДУ Пенлеве, для части из последовательных вырождений, приведенных в [11], [13], задейетвуютея комбинации координат и импульсов). Осуществить же данное обобщение не так просто, поскольку гамильтонианы иерархий га-мильтоновых систем, рассматриваемых в [11], [13], квадратичны лишь по импульсам, но не по координатам, В силу данной причины на настоящее время вопрос о подобном построении решений «квантований» (2) через решения соответствующих линейных уравнений ИДМ для всех членов иерархии вырождений системы Гарнье с двумя степенями свободы остается еще открытым.

Данная статья посвящена решению этого вопроса для одного из представителей данной иерархии - для так называемой [12] системы Н 2 +1, представляемой парой совместных между собой изомонодромных гамильтоновых систем (1) с гамильтонианами (7 - постоянная)

7 +1 3

Н.1 (81,82 ,Я1,Я2,Р1,Р2) = -6в1р\ + 4д2р1 Р2 + 2(^1 + 81)д2 р2 + 47Р1 + 47 + 8^2 + 3 в1д1+

1 13 1

О 0^/0 \ /О \ / \

+ 2Я1Я2 - 2$1Я1Я2 - 2& - 281(3в2 - 2з2т - 2(5в2 - (5)

НС1(81,82 ,д1,д2,Р1,Р2) = 2Р1 - 2Я2Р2 - 41Р2 - 2 $3 + (Я1 + $1)Я2 + ^^ , (6)

и временами, соответственно, т = т = 82.

Прежде чем приступить к изложению основного текста, укажем на то, что в первоначальном списке изомонодромных гамильтоновых вырождений системы Гарнье с двумя степенями свободы, предъявленном в статье [13], пара систем, определяемых гамильтонианами (5), (6), не была выписана (этот пробел из списка [13] был устранен X, Кавамуко в статье [12]), Между тем гамильтонова система Н2+1, подобно классическим уравнениям Пенлеве, имеет связи с различными вопросами нелинейной математической физики:

1) в разделе 2 настоящей работы будет показано, что решения пары гамильтоновых систем, определяемых гамильтонианами (5), (6), могут быть выражены через совместные решения уравнения Кортевега де Вриза (КдВ)

Щ + иххх + иих = 0 (7)

и стационарной части его симметрии - произвольная постоянная)

( 5иихх 5(их)2 5и3\' , . , .

— Пхххх +-----1-----+ — +2и + ХПх - Зциххх + иих) = 0, (8)

16 V 3 6 18 /х

посредством которых в ситуации общего положения описывается [28]—[30] влияние малой дисперсии на процессы трансформации слабых гидродинамических разрывов в сильные,

2) Д.П, Новиков указал авторам на то, что эта же гамильтонова система задает решения неавтономной гамильтоновой системы Хенона - Хейлеса с гамильтонианом (а - постоянная)

К 2 2ч з 1 2 (а + 1/2)2 1 Ннн = 2(р2 + р2) + О-3 + 2У^2 2д2 - 2щ1, (9)

введенной в рассмотрение в работе [9], Посредством решений этой гамильтоновой системы могут быть представлены решения ОДУ четвертого порядка

ытттт - 10(т2ттт + тт"2) + 6т5 - тт - а = 0, (10)

которые после [9] с самых различных точек рассматривались во множестве публикаций (см., например, [4], [5], [31]), Специальные решения ОДУ (10) с а = 0 еще ранее изучались в широко цитируемой работе В, Перивала и Д, Шевица [18], посвященной некоторым интегрируемым моделям струнной теории,

2. Специальное изомонодромное решение уравнения КдВ

и гамильтонова система Н2+1

2.1. Уравнение КдВ (7) является условием совместности систем линейных ОДУ метода обратной задачи рассеяния (МОЗР)

К = L(A.t.T)V. У = Q(A.i.T)V. (11)

где

L(A.i,x)=(-1A *),

«A-) = (-«3 + £ - Т) (0 -0l) +4A2 (_» 0) + ^ (0 1) + (0 -S|i0- S).

Совместные с ОДУ (8) его решения относятся к классу изомонодромных [33]: оказывается, для таких решений уравнения КдВ имеются фундаментальные решения линейных систем (11), которые удовлетворяют также системе линейных ОДУ

VA = A4A(A.i.x)V; (12)

где A(A.i. ж) — полиномиальная по A-1 матрица (0 - константа)

a(a.i.= Ao(t.+ —A— + —A— + —A3— + —A4— + —A®— ' '

с коэффициентами

/1 0\ /0 - \ (5§U_ 12+ \

A(i,T) = -5^0 -J . Ai(i,x) = 5/^-01 0J . Mt,T) = * (^120i -W+^J .

/ 5/3ux 5/3uxx 5^u2 + 2-ьД

A„ (/ T) = 24 24 72 + 2Ш \

A3(i-. T)=^5J3u - 12^ 5^

(5/3uxx 5l3u2 + , _ T 5j3uxxx 5l3v,ux + , \ 48 96 + 1 " T 48 48 +

0 4£p + "96T - + V

(5l3uxxx + 5l3v,ux tux + 1 5l3uxxxx + + 5@uuxx + + xu _ tu^ _ tuxx \

96 + 96 2 + 2 96 + 96 + 72 + 576 + 6 6 2 I

5f3uxx 5/Зи2 + , T 5l3uxxx 5f3uux + _ 1 .

48 96 + ^ U T 96 96 + 2 2 /

Условием совместности первой из систем уравнений пары (11) с системой (12) как раз и является ОДУ (8), При этом имеет место тождество det A5 = — (00)2 = const, представляющее собой ОДУ четвертого порядка, которому наряду с уравнениями КдВ (7) и ОДУ (8) удовлетворяют все решения w(i.ж) последних.

Замечание 1, Точный вид системы линейных уравнений (12) был нами найден, исходя из вида интеграла Фурье

/те

A exp((xA — ¿A3 + £A5/16))dA, (14)

-те

который, как было отмечено в [28], удовлетворяет линейным частям уравнения КдВ (7) и ОДУ (8), Коэффициенты данной системы были определены с учетом требования того, чтобы пара уравнений МОЗР (11), отвечающее совместным решением (7) и ОДУ (8),

обладало фундаментальным решением V(Х,Ь,х) с лишь одной существенно особой точкой Л = го, имеющим при Л ^ го в некотором секторе комилекеной А-плоскости асимптотику

V(X, г, х) & ехр |-г(Хх + 4гХ3 + /ЗХ5 + сопзЬ 1п А)

С -,)

главный член которой схож с подинтегральным выражением в (14), Таким образом, аналогии между этим интегралом Фурье и совместным решением пары уравнений (7), (8) распространяются на уровень соответствующих уравнений ИДМ, (В соответствии с общей теорией подобных изомонодромных аналогов интегралов Фурье специального вида и практикой их применения - см, [34], [46], а также ссылки в последней работе), С помощью преобразования

У(Х,1,х) = Т (Х,Ь,х)Ф((,Ь,х) = (ДА -1^Ф((,1,х), ( = -X2

совместные решения систем (11), (12) переводятся в решения трех несколько более компактных систем линейных ОДУ

'Фх = Ьг((,1,х)Ф, Фг = дг((,г,х)Ф, фс = в (С,г,х)Ф

(15)

с матрицами - коэффициентами

Ьг(С,1,х)= Т-1ЬТ

(с - Т 1)

д1(С1,х) = т-1дт =

<.

Т 6

-4< - Т

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

^¡г + Тя + Т С - 4С,2

)

в((,г,х) = -—(х4т-1ат - т-1ГХ)

4^-1 лгГ гт-ггт/^ _ I Вп((,1,х) Ви((,1,х)

В21((,г,х) В22(С,г,х)

)

где

ВП((,1,Х) = -В22((,1,Х) = -

5[3их 5@их

192(

вМ) = ^ + ^ - б* +513и

5@иих Ых 1 192( + 4( -2

2

24

хх 5@и2 Ьи х

В21((,1,Х)

5РС2

5Ри( 5/Зи2

- Щ -

24

576

5[3их

5 (Зихх X

+ Т+2 -

5@иихх 5[Зи3 хи

5/Зи1

+

Ы2

+

192^ 192^ 144( 1152( 12( 12( 4(

Для удобства изложения далее, без ограничения общности, будем считать, что ¡3 = 0.4.

2.2. Гамильтонова система Н2+1, определяемая парой гамильтонианов (5), (6), имеет вид совместных между собой систем ОДУ

= 4р2д2 - 1281Р1 + 4^, |% = 4Р1Я2 + 4^1 + 31)(р2д2 + 7),

^ = -4ур2 - 2р2д2 - 2- ^) - д1д2 + 2$^ - ^в2, К Ш = -4Р1Р2 - 2(д1 + 81)р2 - 2(д2 - 5*2 + 232) + 2з^1 + д^,

2

Гй = 4Р1, || = — 4р2^2 - 47,

др! д «2

3.2 2^1

2

3 «?

52 — "21:

(17)

кИ = — 91 — + 2р 2.

Заменами

^ = ^ Л1 = ^ = ^

92,

1

Л2 = — ^Твр 2; ^ —)

¿2 = 51; В0 = 27 (18)

эти две гамильтоновы системы ОДУ сводятся к совместным между собой гамильтоновым системам

д\л дКл п.^

' дЛ1 = дК1 _

д* 1 = дт =

дЛ2 = дК1 =

И1 = д^2 =

дт дК1

дЪ1 = дЛ1

др.2 дК1

1 д11 = дЛ2

2

(19)

2 Л2

дЛ1 _ дК2 _ О,, \ (¡0

д! = = 2^Л2 — и ,

д2 = Тд^ = 2^2 + 2^1Л2 — ^2Л2 — — Л1Л2 — Л1 + Л1^2 — Ъ

д 2

= — дК = МЛ2 + 2Л1 — ¿2) —

(20)

д 2

с гамильтонианами

де = — дКК2 = —2^2 + 2^2Л2(Л1 + ¿2) — Я°(Л1 + ¿2)

= ^ + (2Л1 — Л2 — ¿2^2 — Л3 — ¿хЛх + ,

^2 = ^2 + 2Л2^2 — — МЛ2 + (Л1 + ¿2)Л2 — + ¿1 + ¿2) + + ^°Л1Л2,

временами т = ¿1; г = ¿2, координатами Л1, Л2 и импульсами

2.3. Пара гамильтоновых систем ОДУ (19), (20) в недавней работе X, Каваками [10 была представлена в виде условия совместности следующих трех систем линейных уравнений ИДМ

'ц = (с + 2Л1 — ¿2)^2

дУ2

{

дГ2 _ V

' 12 = + ( — С2 + <(2* 2 — Л1) + 2^2 — Л2 + ¿2Л1 — ¿1 — ¿2)^2,

дУ1

дС

Ш = ( —С + Л1 + ¿2 )У1 —^1^2,

^ — ) У1 + (с2 + С(Л1 — 2*2) + Л2 + ¿1 + ¿2 — ^2 — *2Л1 + ^^^^) У2.

(21) (22)

Ц = (С — Л1 — ¿2 + + + У2.

(23)

Условием совместности систем (21), (22) является справедливость следующих соотношений

(^1) н = 3 Л? — 2^2 + и, ( Л1) Ц = 2^1, (^2) 11 = ( Л1) ^. Л1

( Л1) ¿2 = —1( Л1) ¿1*1*1 + 3 Л1( Л1) *1 + 1,

1

которая заменами

и Ь2 3 п / . ч

А1 = - - + 2, х = п + 4 4, 41 = ь (24)

переводится в решение уравнения КдВ (7), Таким образом ясно, что пара систем уравнений (21), (22) фактически является Ь — А парой для уравнения КдВ (7), эквивалентной традиционно используемой в МОЗР Ь — А паре, представляемой двумя первыми из трех систем уравнений (15), Эти две пары сводятся друг к другу с помощью совсем простого преобразования. Третье из систем уравнений (15), представляющее собой систему

ставляющей (23) систем линейных уравнений ИДМ для пары гамильтоновых систем (19), (20), С учетом этих замечаний довольно нетрудно прийти к выводу, формулируемому в следующем абзаце.

При 3 = 0.4 замены (18), (24) и

+ иих _ !/их + 1 + ихххх + их + ииХх + и3 + хи _ Ы2 _ ЬаХх

+ ПЙ л + л + о ай + ай + г^а + 1 о 1 о

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а9

96 ' 96 4 ' 4 ' 2 _ 96 ' 96 ' 72 ' 576 ' 12 12 4

и-х-х + и2. _ 'ки + X иххх + иих Ых + 1 _ О0 '

48 + 96 2 + 2 96 + 96 4 + 4 2

и>х ихх и Ы X

^ = —24, М2 = 18 + 96 — ^+2 ,

в0 в0 у1 = ев21п <Ф2, У2 = ев1п <Ф1

устанавливают эквивалентность между системами линейных уравнений ИДМ (11), (12) и тремя системами уравнений (21)—(23), а также позволяют выразить общие решения пары совместных между собой гамильтоновых систем, определяемых гамильтонианами (5), (6), через совместные решения и(Ь,х) уравнения КдВ (7) и ОДУ (8),

3. Решения «квантований» системы Н22+1 3.1. 2 х 2 матрица

М = Ф-1 (г] ,г,х)Ф(( ,г,х), (25)

построенная по фундаментальному совместному решению Ф линейных систем ОДУ (15), удовлетворяет двум скалярным пространственно двумерным эволюционным уравнениям - уравнению

С + у

с временем х и уравнению

4(61(( + п) — е — V2)

(( — V)

(27)

с временем ¿. Коэффициенты д1(1 ,х,г/, (), д2(Ь,х,г/, () этих двух уравнений задаются формулами ((Ап)^ - элементы коэффициентов (Ап) матрицы (13))

91^, х, V, О = , х, V, О + ^2(t, х, ц, 0,

92^ ,х,v, О = 24Ч Г1&,х,r], 0 + Г2(г ,х,r], ()) + 4( г3(г ,х,r], О + Г4(г ,х,r], ()), в которых

п(1, X, 'П, 0 = С4 — 'П4 — тс,3 — V3) + (х + т 2)((2 — V2) — 6x1 (С — <п) — -}-—-(о0)2, 14

(Г1 — С)МХ = ^-(М, + Мс) + г]Мт — (Мсс + 91(1, х, Г], С)М (26)

(С—V)Мг = ( 1) ^-^ ( М, + Мс)+4ф1-0Мщ+4(('П—61)МСС+92(I,х,Л, ()М

и

Ы*,*, V, С) =076 + 12(^5)21 — 1(^5)12 + (М! + 2^) (24 — 3*) + (С — »/),

гз(*, X, ъ о = С^3 — С3) — 12^2 — С2) + ( (* + 36¿2)СV — X2) (^ — О + 4^^(О2,

/и / и \ ( и2

, X Ъ О = М4(^5)11 + (3* — 24) (¿5)12 + (^гё +

/ и ижж и* х \ / л \ х 1/л \

15)12 + 576 +^6" — Т — ^(^5)21 — Т)(С—).

В свою очередь, замена

М = (( — ??)ехр(5 (* ,ж))Ж,

определяемая функцией 5(*, ж), которая удовлетворяет двум непротиворечивым соотношениям

зд,х) = м,Ж) = —Г2(^'с), = м,Ж) =о+4^О

(12_/!(*, = 12/2(*, ж)^ = мжж +и2/2), каждое совместное решение уравнений (26), (27) переводит в совместное решение пары линейных эволюционных уравнений

(С — = С^сс — ^ + ^с — ^—

С4 — ^ — 1й(с3 — + (х + 36 г)(С2 — — (С — ??) — 7

К — V,

02

4

)2

w

(С — = 4^(6^ — + 4 С( Г7 — 6^сс + 24*( Wv — Wc) — 4« — /7)^ + Wc) +

+

24* ( с4 — — 1И(С3 — ^3) + (х + 36¿2)(С2 — г/2) — (С — — 1 ^(б°)Ч +

4

+4 ( С^3 — С3) — 12^2 — С2) + ((х + 36*2)(V — X2)(»/ — О) + 4^^(^°)2

ж

которые уже не содержат зависимости от и(*,х) в своих коэффициентах.

Переход в этих двух последних эволюционных уравнений к независимым переменным

51 = ^4(—И), 5 2 = -щ, £= ^4(С + Г7 — 4*), р = V,

384

W = ехр (*х2 — 16*3х — — *5)((??) Ф сводит их к паре эволюционных уравнений

ф «1 = —6 в 1ФК + 2Р(е + в1)Фрр + 4рф^р + 2(е+в1>(1 + 0°)Фр+

и замена

+ 2(1 + 0°)Ф? +

3

1

1

3

1

Т^С + йРГ — о Р2 — 2 51&, 51(3 в 1 — 2 8 2)С ^ (5 ^ 1 — 2 8 2)р

2

2

2

2

2

Ф

2

2Ф?? — 2рФ рр — 2(1 + 9°)Ф р +

— 2 С3 + ре+2(3 * 2 — 2 ^ 2)С + 31Р

Ф

Ф,

(29)

с полиномиальными коэффициентами.

Последнюю же пару уравнений за счет операторных соотношений

—С — С — = 1 —р — р — = 1

' 5р <9р

символически можно записать как "квантования" (е = 1)

дФ 7+1 д д

^ = HiT (Sl, S2,e,p, —— (¿=1, 2), (31)

определяемые гамильтонианами (5), (6) гамильтоновой системы Н2+1.

Замечание 2, За счет соотношений (30) уравнения (28), (29) можно записать и в виде (в = 1)

дФ 7+1 д д

^ )Ф (i = 1,2).

Таким образом, конструкции разделов 2 и 3 дают решения таких "квантований" (31), Эти решения явным образом выписаны через решения совместных уравнений ИДМ (21)-(23). При этом коэффициенты этих уравнений ИДМ также явным образом выражаются через множество совместных решений классических гамильтоновых систем ОДУ с гамильтонианами (5), (6),

4. Заключение

При построении предъявленных в статье решений «квантований» гамильтоновой изомо-нодромной системы Н 2+1 существенным образом использовалась замена (25), Ключевую роль такая замена играла также при построении решений «квантований» системы Гарнье с двумя степенями в статье [38] и при построении решений «квантований» двух низших представителей иерархии вырождений этой системы в статье [42], Из результатов этих двух статей и настоящей работы напрашивается предположение о том, что данная замена (для несколько иных целей она ранее использовалась Д.П, Новиковым в [36] - см, также формулу (2,3,36) в [25]) должна помочь и при построении решений «квантований» всей данной иерархии,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. A. Bloemendal, В. Virag Limits of spiked random matrices I // Probability Theory and Related Fields. 2013. V. 156 No. 3-4. P. 795-825.

2. A. Bloemendal, B. Virag Limits of spiked random matrices II // arXiv:1109.3704. 2011.

3. R. Conte, I. Dornic The master Painleve VI heat equation // C. R. Math. Acad. Sci. Paris. 2014. V. 352. No. 10. P. 803-806.

4. P.A. Clarkson, N. Joshi, A. Pickering Backlund transformations for the second Painleve hierarchy: a modified truncation approach // Inverse problems.1999. V. 15. No. 1. P. 175-187.

5. M.V. Demina, N.A. Kudrvashov Polygons of differential equations for finding exact solutions // Chaos, Solitons and Fractals. 2007. V. 33. No. 5. P. 1480-1496.

6. R. Gamier Sur des equations differentielles du t,roisiem,e ordre dont I'integrale generale est uniforme et sur une classe d'equations nouvelles d'ordre superieur dont I'integrale generale a ses points critiques fixes // Ann. Sci. Ecole Normale Sup (3). 1912. V. 29. P. 1-126.

7. T. Grava, A Its., A. Kapaev, F. Mezzadri On the Tracy-Widomp Distribution for ft = 6 // SIGMA. 2016. V. 12. 105. 26 PP.

8. A.M. Grundland, D. Riglioni Classical-quantum correspondence for shape-invariant system,s // J. Phvs. A. 2015. V. 48. No. 24. P. 245201-245215.

9. A. Hone Non-autonomous Henon-Heiles systems // Phvsica D. 1998. V. 118. No. 1-2. P. 1 16.

10. H. Kawakami Four-dimensional Painleve-tvpe equations associated with ramified linear equations III: Gamier systems and Fuji-Suzuki systems, // arXiv: 1703.01379v2 (2017).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. H. Kawakami, A. Nakamura, H. Sakai Degeneration scheme of 4'dimensional Painleve-type equations, // arXiv:1209.3836 (2012).

12. H. Kawamuko On the Gamier system, of half-integer type in two variables // Funkcial. Ekvac. 2009. V. 52. No. 2. P. 181—201.

13. H. Kimura The degeneration of the two dimensional Gamier system, and the polynomial Hamiltonian structure // Annali di Matematica pura et applicata IV. 1989. V. 155. No. 1. P. 25-74.

14. A.M. Levin, M.A. Olshanetskv, A.V. Zotov Planck Constant as Spectral Parameter in Integrable Systems and KZB Equations //Journal of High Energy Physics. 2014. V. 2014. 109. (29 PP). DOI: 10.1007/JHEP10(2014)109.

15. H. Nagova Hypergeometric solutions to Schrddinger equation for the quantum Painleve equations // J. Math. Phvs. 2011. V. 52. No. 8. 16 PP.

16. H. Nagova, Y. Yamada Symmetries of quantum, Lax equations for the Painleve equations // Annales Henri Poincare. 2014. V. 15. No. 3. P. 313^344.

17. D.P. Novikov A monodromy problem and some functions connected with Painleve 6 // Intrenational Conference "Painleve equations and Related Topics". Proceedings of International Conference. St.-Petrsburg, Euler International Mathematical Institute. 2011. P. 118-121.

18. V. Periwal, D. Shevitz Unitary-matrix models as exactly solvable string theories // Phvs. Rev. Lett 1990. V. 64. No. 12. P. 1326-1329.

19. H. Rosengren Special polynomials related to the supersymmetric eight-vertex model. II. Schrddinger equation// arXiv:1312.5879, (2013).

20. H. Rosengren Special polynomials related to the supersymmetric eight-vertex model: a summary Commun. Math. Phvs. 2015. V. 349. No. 3. P. 1143-1170.

21. I. Rumanov Hard edge for beta-ensembles and Painleve III //arXiv:1212.533 (2012).

22. I. Rumanov Classical integrability for beta-ensembles and general Fokker-Planck equations // J. Math. Phvs. 2015. V. 56. No. 1. 16 PP.

23. I. Rumanov Beta ensembles, quantum Painleve equations and isomonodromy system,s // arXiv: 1408.3847. (2014).

24. I. Rumanov Painleve representation of Tracy-Widomp distribution for fj = 6 // arXiv:1408.3779. (2014).

25. M. Sato, T. Miwa, M. Jimbo Holonomic quantum fields// Publ. Rims Kyoto Uiv. 1979 V 15. No. 17. P. 201-278.

26. A. Zabrodin, A. Zotov Quantum, Painleve-Сalog его correspondence //J- Math. Phvs. 2012. V. 53. No. 7. 073507. 19 PP.

27. A. Zabrodin, A. Zotov Classical-quantum correspondence and functional relations for Painleve equations // Constr. Approx. 2015. V. 41. No. 3. P. 385^423.

28. Гарифуллин P. H., Сулейманов Б.И. От, слабых разрывов к бездиссипативным ударным, волнам // Журн. Экс. и Теор. Физ. 2010. Т. 137. Вып. 1. С. 149-165.

29. Гарифуллин Р.Н. Сдвиг фазы, для совместного решения уравнения КДВ и дифференциального уравнения пятого порядка // Уфимский математический журнал. 2012. Т. 4. № 2. С. 80—86

30. Гарифуллин Р.Н. О совместном решении уравнения КДВ и дифференциального уравнения пятого порядка // Уфимский математический журнал. 2016. Т. 8. № 4. С. 53—62.

31. Громак В.И. О нелинейных дифференциальных уравнениях четвертого порядка со свойством Пенлеве // Дифф. уравн. 2006. Т. 42. № 8. С. 1017-1026.

32. Зотов А.В., Смирнов А.В. Модификация расслоений, эллиптические интегрируемые системы и связанные задачи // ТМФ. 2013. Т. 177. № 1. С. 3^67.

33. Итс А.Р. «Изомонодромные» решения уравнений нулевой кривизны // Изв. АН СССР. Сер. матем. 1985. Т. 49. Вып. 3. С. 531) 565.

34. Китаев А.В. Точки поворот,а линейных систем и двойные асимптотики трансцендентное Пенлеве // Записки ЛОМИ. 1991. Т. 187. С. 53-74.

35. Левин A.M., Олынанецкий М.А., Зотов А.В. Классификация изомонодромных задач, на эллиптических кривых // УМН. 2014. Т.69. Вып. 1(415). С. 39 121.

36. Новиков Д.П. О системе Шлезингера, с матрицами размера 2 х 2 и уравнении Белавина, -Полякова - Замолодчикова // ТМФ. 2009. Т. 161. № 2. С. 191-203.

37. Новиков Д.П., Романовский Р.К., Садовничук С.Г. Некоторые новые методы конечнозонного интегрирования солитонных уравнений Новосибирск: Наука, 2013, 251 с.

38. Новиков Д.П., Сулейманов Б.И. "Квантования" изомонодромной гамилътоновой системы Гарнье с двумя степенями свободы, // ТМФ. 2016. Т. 187. № 1. С. 39-57.

39. Сулейманов Б.И. Гамильтонова структура уравнений Пенлеве и метод изомонодром-ных деформаций // Асимптотические свойства решений дифференциальных уравнений. Уфа: Ин-т мат. 1988. С. 93-102.

40. Сулейманов Б.И. Гамильтоновость уравнений Пенлеве и метод изомонодромных деформаций // Дифф. уравн. 1994. Т. 30. № 5. С. 791-796.

41. Сулейманов Б.И. "Квантования," второго уравнения Пенлеве и проблема эквивалентности его L,A пар // Теор. и мат. физ. 2008. Т. 156. № 3. С. 364-378.

42. Сулейманов Б.И. "Квантования," высших гамильтоновых аналогов уравнений Пенлеве I и II с двумя степеням,и свободы, //Функциональный анализ и его приложения. 2014. Т. 48. Вып. 3. С. 52-62.

43. Сулейманов Б.И. Квантование некоторых автономных редукций уравнений Пенлеве и старая квантовая, теория, // Тезисы международной конференции, посвященной памяти И.Г. Петровского «23-е совместное заседание Московского математического общества и семинара имени И.Г. Петровского», Москва, 2011. С. 356-357.

44. Сулейманов Б.И. "Квантовая" линеаризация, уравнений Пенлеве как компонент,а, их L — А пар // Уфимский математический журнал. 2012. Т. 4. № 2. С. 127-135.

45. Сулейманов Б.И. Квантовые аспекты интегрируемости третьего уравнения Пенлеве и решения временного уравнения Шредингера с потенциалом Морса, // Уфимский математический журнал. 2016. Т. 8. № 3. С. 141-159.

46. Сулейманов Б.И. Влияние малой дисперсии на, самофокусировку в пространственно одномерном случае // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 106. Вып. 6. С. 375-380.

Виктор Александрович Павленко, ФГБОУ ВО БГАУ, ул.50-летия Октября, 34, 450001, г. Уфа, Россия E-mail: PVA100186@mail .ru

Булат Ирекович Сулейманов, Институт математики с ВЦ УНЦ РАН, ул.Чернышевского, 112, 450077, г. Уфа, Россия E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.