参考文献
Poincaré 回归定理
Poincaré 回归定理是说,对于一个装备了测度的动力系统 如果
为其不变测度,并且还是有限测度(方便起见归一化为 ),那么系统中的任意一个具有正测度的集合
都会被其中几乎所有点无数次地访问(或者说回归).
也就是说,只要可测集 的测度
那么对于几乎所有的
在 的演化过程中, 会无数次地回到 中.
具体证明如下:首先证明几乎所有
中的点都至少回归 次.
为此,记 为那些 中永不回归的点所组成的集合,也即 自然,只要
那么便有 进一步地,只要 那么就有 事实上,不妨设 那么就有
因此,现在可以选出一个序列 使得 成为 中的一列互不相交的集合. 并且由于 为不变测度,因此这些集合的测度都等于
于是有
由于 为有限测度,因此必然有
这就证明了 中的点的回归的普遍性: 中几乎所有的点都至少在某个时间点 时回归一次. 需要注意的是,
的假设只是用来保证回归点的存在性:若 那么有可能会出现 的情况,也即 中没有任何回归点. 这个断言本身是不依赖于 的.
接下来只需证明
中几乎所有回归点的回归次数为无限次即可(一般来说,并不是所有回归点都会回归无限多次).
事实上,记集合 为
中的只回归有限次的回归点所组成的集合,那么对于 中的任意点 设其回归到 中的最晚时间点为 记 为一个大于 的整数,那么就有 因此有 这就表明 因此,
中几乎所有回归点的回归次数为无限次. 由于本身 中几乎所有的点都是回归点,由此可知
中几乎所有的点都会回归无限次,这就证明了 Poincaré 回归定理.