Эта книга об одном из наиболее ранних и активно развивающихся направлений нанотехнологии — создании вычислительных устройств, в которых в качестве элементной базы используются отдельные молекулы или же их сравнительно небольшие ансамбли. Изложены основные принципы обработки информации на молекулярном уровне, сложная и во многом противоречивая история разработки молекулярных вычислительных устройств и последние результаты, которые позволяют надеяться на новый прорыв в современной вычислительной технике. Рассматриваются цифровые молекулярные системы, сходные по своей архитектуре с современными компьютерами, а также устройства, имитирующие биологические принципы обработки информации, которые, по-видимому, смогут эффективно решать задачи искусственного интеллекта. Для студентов, аспирантов и научных работников, создающих новые перспективные средства обработки информации, а также для широкого круга читателей, интересующихся этой проблемой.

Монография посвящена последовательном изложению квантовой теории молекулярных систем, а также решению волновых уравнений в нерелятивистской и релятивистской квантовой механике молекул. Многие затрагиваемые в книге вопросы рассматриваются на основе оригинальных исследований автора. Подробно исследуются простейшие квантово-механические системы - атом водорода и катион молекулы водорода. Большое внимание уделяется симметрии фазового пространства указанных систем и дополнительными интегралам движения Лапласа-Рунге-Ленца. Дано решение проблемы движения одного электрона в кулоновском поле многих неподвижных ядер, которая сводится к исследованию интегрального волнового уравнения Шредингера и Дирака, и показано, что точная волновая функция (биспинор) представляется в виде линейной комбинации атомных орбиталей (бипиноров). Исследованы решения уравнения Шредингера с многоцентровым потенциалом Юкавы. Изложена матричная теория многоэлектронных конфигураций атомов и молекул для решения нерелятивистских и релятивистских многочастичных волновых уравнений. Значительное место в книге занимает теория многоцентровых матричных элементов квантовой химии в базисе электронных функций с экспоненциальным убыванием на бесконечном радиусе. Отдельная глава посвящена теории возмущений в квантовой механике; подробно исследуется случай наличия линейно оболочки вырожденных состояний в невозмущенном спектре. Книга рассчитана на специалистов в области математической физики квантовой теории молекул, математиков, физиков-теоретиков и химиков, интересующихся проблемами вычисления квантовых состояний и физико-химических свойств сложных атомно-молекулярных систем; а также будет полезна аспирантам и студентам старших курсов физических и химических факультетов вузов.

На основе оригинальных исследований стадий зарождения и роста мартенсита рассматриваются динамические модели формирования пластин мартенсита с тонко структурой двойников превращения, совместимые со сверхзвуковой скоростью роста мартенситных кристаллов. Управляющий волновой процесс наряду с относительно длинными квазипродольными волнами, задающими ориентацию габитусной плоскости, включает и относительно короткие продольные волны, которые, действуя синхронно, обеспечивают управление простом основной компоненты регулярной двойниковой структуры. Предпочтение отдается модели, содержащей в начальный момент единственную активную динамическую ячейку, способную периодически воспроизводиться в межфазной области на стадии роста мартенситного кристалла. Обсуждаются условия. задающие соотношение компонент двойниковой структуры, оптимальное для минимизации времени превращения. Осуществляется переход к финишным деформациям, превышающим пороговые деформации на два-три порядка. Проводится сравнение расчета макроскопических морфологических признаков, полученных при динамическом рассмотрении, с экспериментальными данными и кристаллогеометричекими расчетами. Самостоятельный интерес представляют обсуждение результатов и выводы в заключительной части монографии. Для научных сотрудников и специалистов в области металловедения и физики металлов и сплавов, а также преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области материаловедения.

В книге изложены основы теории статистических явлений в колебательных и волновых процессах. В ней представлены методы теории случайных процессов и полей, при этом впервые рассмотрена модель сжатого классического шума. Также дан анализ воздействия шума на линейные системы и основы теории когерентности, исследуется распространение и компрессия импульсов со случайной модуляцией в диспергирующих линейных средах, обсуждается эффект самовоспроизведения импульсов.

В монографии излагается теория возбуждений в квазипериодических структурах описываемых нелинейными уравнениями, учитывающими взаимодействие внутримолекулярных возбуждений и избыточных электронов с локальными нарушениями трансляционной симметрии. Исследованы солитоны в молекулярных системах с нелинейным взаимодействием между молекулами. Исследованы динамические свойства солитонов: условия их образования и движение под влиянием внешних полей с учетом диссипации. На основе представления о солитонах обсуждается вопрос о так называемом кризисе в биоэнергетике. Представление о солитонах используется в биоэнергетике для объяснения механизма сокращения поперечно-полосатых мышц животных. Рассмотрены пространственно-периодические возбуждения разного типа в нелинейных системах, в частности в анизотропных молекулярных кристаллах, обладающих сверхпроводимостью при очень низких температурах. Исследованы акустические сверхзвуковые солитоны. Обсуждено использование уравнений Кортевега - де Вриза и синусоидального уравнения Гордона к описанию некоторых физических явлений. Исследовано движение протонов в молекулярных структурах с водородными связями. Исследовано движение протонов в молекулярных структурах с водородными связями. исследовано движение трехмерных солитонов (поляронов) с произвольными скоростями в ионных кристаллах. Для физиков, биофизиков, биохимиков и математиков.

Книга представляет первый в мировой литературе подробный современный анализ концептуальных вопросов теории химического строения с точки зрения физика. Изложение ведётся в рамках молекулярно-орбитального подхода к теории электронного строения молекул с привлечением объемно-диаграммных наглядных представлений молекулярных структур, вычисленных квантово-химическими средствами программного обеспечения. Автор рассматривает разнообразные молекулярные структуры от простейших молекул до соединений органической химии и координационных соединений. Основой физического представления о стационарной молекулярной структуре служат взаимодействия частиц, составляющих молекулу, а не широко применяемый в литературе анализ молекулярных орбиталей. Автор показывает, что именно соотношение притяжения и отталкивания различных частей молекулярной структуры позволяет понять физическую природу строения химических частиц. Подход автора побуждает читателя не замыкаться на чисто вычислительных результатах квантовой химии, а обратиться к уточнению концепций и поиску новых физико-химических закономерностей молекулярного мира. Для студентов и преподавателей физических и химических факультетов, научных работников.

В настоящей книге рассматриваются модели лазеров с нелинейными элементами, управляющими динамикой излучения. Модели базируются на балансных (скоростных) уравнениях и учитывают периодическую модуляцию параметров, оптоэлектронную запаздывающую обратную связь, взаимную связь между лазерами, межмодовые взаимодействия и другие факторы. Для описания релаксационных колебаний в системах такого класса разработаны специальные методы асимптотического интегрирования. В результате произведена редукция исходных обыкновенных дифференциальных и дифференциально-разностных уравнений к дискретным отображениям. Анализ динамики отображений позволяет выявить и аналитически описать существенно нелинейные явления в динамике лазеров: мультистабильность релаксационных циклов большой амплитуды, бифуркации циклов, целенаправленные переключения режимов, фазовую синхронизацию в ансамбле связанных систем. Книга может быть полезна как специалистам по нелинейной динамике лазеров, так и специалистам по дифференциальным уравнениям. Она рассчитана на студентов старших курсов, аспирантов и научных работников, занимающихся теорией колебаний.

The paper considers algorithms of automatic identification of vortex structures arising in a deformed solid. The initial vector fields characterizing the deformation of a solid are obtained by the digital image correlation method. Circulation and a functional related to vector and radius vector orthogonality are proposed for use as vortex identification criteria. The application of these criteria is considered on the example of model vector fields with rotational and irrotational vortices. The operation of the algorithms is exemplified by displacement fields for material flow in a silicon-manganese steel weld. The role of finite sizes of a sliding window is demonstrated. Additional criteria to assist vortex structure identification are proposed.

На основе уравнений полевой теории дефектов с использованием кинематических тождеств для упругого континуума с дефектами и динамических уравнений калибровочной теории рассмотрены закономерности распространения плоских гармонических волн в вязкоупругих и упруговязкопластических средах. Определены скорости распространения волн, показатели преломления и поглощения. Проанализированы структура волн и особенности корреляции волн смещений и волн поля дефектов, определяющих пластическую деформацию.