正则坐标

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:21:35 #辛几何,哈密顿力学,拉格朗日力学,坐标系

在经典力学里,正则坐标是相空间的一种坐标。正则坐标很自然的出现于哈密顿力学的研究。正如同哈密顿力学的被辛几何广义化,正则变换也被切触变换广义化。如此在经典力学里,正则坐标的19世纪定义也被广义化,成为更抽象地以余切丛为基础的20世纪定义。

这篇文章解释在经典力学里的正则坐标。在量子力学里,也有一个密切相关的概念;欲知细节,请参阅史东-冯诺伊曼定理(英语:Stone-von Neumann Theorem)与正则对易关系。

在哈密顿力学里,正则坐标 ( q ,   p ) {\displaystyle (\mathbf {q} ,\ \mathbf {p} )\,\!} 必须满足哈密顿方程:

其中, H ( q ,   p ,   t ) {\displaystyle {\mathcal {H}}(\mathbf {q} ,\ \mathbf {p} ,\ t)\,\!} 是哈密顿量、 q = ( q 1 ,   q 2 ,   ,   q N ) {\displaystyle \mathbf {q} =(q_{1},\ q_{2},\ \dots ,\ q_{N})\,\!} 是广义坐标、 p = ( p 1 ,   p 2 ,   ,   p N ) {\displaystyle \mathbf {p} =(p_{1},\ p_{2},\ \dots ,\ p_{N})\,\!} 是广义动量。

正则坐标满足基本泊松括号关系:

正则坐标可以用勒让德变换从拉格朗日形式论的广义坐标求得;也可以用正则变换从另外一组正则坐标求得。

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