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哈密頓向量場
鎖定
在數學與物理中,哈密頓向量場是辛流形上一個向量場,定義在任何能量函數或哈密頓函數上。以物理學家和數學家威廉·盧雲·哈密頓命名。哈密頓向量場是經典力學中的哈密頓方程的幾何表現形式,哈密頓向量場的積分曲線表示哈密頓形式的運動方程的解。由哈密頓向量場生成的流是辛流形的微分同胚,在物理中稱為典範變換,在數學中稱為(哈密頓)辛同胚。
哈密頓向量場可以更一般地定義在任何泊松流形上。對應於流形上的函數 f 與 g 的兩個哈密頓向量場的李括號也是一個哈密頓向量場,其哈密頓函數由 g 與 f 的泊松括號給出。
- 中文名
- 哈密頓向量場
- 外文名
- Hamiltonian vector field
- 學 科
- 物理
哈密頓向量場定義
一定成立。
注:一些作者定義哈密頓向量場為相反的符號;需注意物理與數學著作的不同習慣。
哈密頓向量場例子
假設M是一個 2n維辛流形。則由達布定理,我們在局部總可以取M的一個典範座標
在這個座標系下辛形式表示為
哈密頓向量場性質
假設
是M上的典範座標。則曲線
是哈密頓向量場XH的積分曲線當且僅當它是哈密頓方程的一個解:
哈密頓函數H在積分曲線上是常數,這就是
與時間t無關。這個性質對應於哈密頓力學中的能量守恆。
更一般地,如果兩個函數F與H的泊松括號為零(見下),則F沿着H的積分曲線為常數;類似地H沿着F的積分曲線是常數。這個事實是諾特定理背後的數學原理。
辛形式
在哈密頓流下不變;或等價地,李導數
哈密頓向量場泊松括號
哈密頓向量場的概念導致了辛流形M上的可微函數的一個斜對稱雙線性算子,這就是泊松括號,由如下公式定義