分歧理论是研究在一带参数的动力体系中平衡态随参数变化时个数发生变化的现象,特别是平衡态由一个分裂为二个或多个的现象。近年来由于实际问题中不断涌现出大量的分歧问题,也由于在理论上建立了较系统地处理这类问题的方法而发展成为一个独立的数学研究方向。
分岔理论已用在连结量子系统及经典力学系统的动态中,可以用在原子系统、分子系统及
谐振隧穿二极管。分岔理论已用到激光动力学的研究中,也用在许多在实验上难以处理的理论例子中,例如kicked top及耦合量子阱。将量子系统及古典力学运动方程中分岔相连结的主要原因是在分岔时,古典力学轨道的signature会变大,正如Martin Gutzwiller在有关
量子混沌中的研究所提出的一样。许多分岔都研究来连结古典力学和量子力学,像是鞍结分岔、霍普夫分岔、umbilic分岔、周期加倍分岔、重新连接分叉(reconnection bifurcation)、切线分叉(tangent bifurcation)及尖分叉(cusp bifurcation)。
分岔(bifurcation)常出现在
动态系统的数学研究中,是指系统参数(分岔参数)小而连续的变化,结果造成系统本质或是
拓扑结构的突然改变。分岔会出现在连续系统(以常微分方程、时滞微分方程或偏微分方程来描述)或是离散系统中 (以映射来描述)。
局部分岔是指因参数变化,因此改变平衡点(或是不动点)稳定性的情形,对应平衡点特征值的实部由正变负或是由负变正,在离散系统中(会由映射描述),是指不动点其弗洛凯乘子的模为1。这二种情形下,平衡点在分岔时都是非双曲线的。
若在位置的
雅可比矩阵有实部为0的
特征值,表示在此点有局部分岔。若特征值为0,表示此分岔为稳态的分岔,但若特征值为虚数,表示是
霍普夫分岔。
若在的矩阵有模数为1的特征值,表示有局部分岔。若特征值等于1,分岔可能是鞍结分岔、
跨临界分岔或叉式分岔,若特征值等于-1,表示是周期加倍分岔,否则则为霍普夫分岔。
分岔的
余维数是指动态系统中需变动几个参数,才会使分岔现象出现。鞍结分岔及霍普夫分岔是常见的局部分岔中,实际余维数为1的二个分岔(其他分岔的余维数都大于1)。不过跨临界分岔及叉式分岔的正规式可以写成只有一个参数的形式,因此也可以视为余维数为1的分岔。