Симплектические листы, торы и многообразия Пуассона

Для классических систем мы можем определить конфигурационное многообразие, кокасательное расслоение которого представляет собой импульсное фазовое пространство, снабженное замкнутой невырожденной 2-формой. На коммутативной алгебре гладких функций на кокасательном расслоении мы определяем билинейную скобку, которая наделяет множество структурой алгебры Ли. Мы говорим, что многообразие Пуассона является именно этим описанием, но регулярно расслаивается на симплектические слои (симплектические подмногообразия). Меня интересует ограниченная динамика.

Я изо всех сил пытаюсь понять, как я должен думать об этих листьях,

  1. являются ли каждое из них кокасательными расслоениями к конфигурационным многообразиям, снабженным координатами, описывающими временные срезы? Или само многообразие Пуассона является кокасательным расслоением к многообразию конфигураций?

В тексте Арнольда по классической механике он отождествляет симплектические многообразия интегрируемых систем с тором. Должны ли они рассматриваться как подмногообразия или многообразия Пуассона? Унификация этого вопроса мне бы очень помогла!

Комментарий: Этот вопрос (v3) кажется слишком широким, ср. например, этот недавний мета-пост. ОП спрашивает о структурах Намбу-Пуассона (NP) и принимает ответ, который, похоже, не касается структур NP. Возможно, удалите NP части вопроса, нет?
@Qmechanic Я согласен с тем, что ответ не касается части моего вопроса, но, похоже, он не вызывает особого интереса, поэтому я подумал, что приму его, поскольку он помог мне с темой, с которой я действительно борюсь. Если придет другой ответ, я предложу еще одну награду в 50 баллов. Возможно, я должен был это сказать, но в данный момент я так благодарен всем, кто готов потратить немного времени, что я почувствовал, что оно того стоило!
Предложение Qmechanic удалить часть намбу разумно - вы можете задать удаленную часть как новый вопрос. Никогда не стоит задавать слишком много и слишком разрозненные вещи в одном вопросе.

Ответы (1)

Каждое кокасательное расслоение является симплектическим многообразием и, следовательно, многообразием Пуассона. Симплектические многообразия кодируют механику без ограничений. Симплектическое многообразие имеет только один симплектический лист, а именно само себя.

Более общие многообразия Пуассона (часто получаемые с помощью процесса, называемого симплектической редукцией) кодируют уже механику с ограничениями: каждый Казимир становится ограничением, когда фиксируется на постоянном значении, что приводит к гомоморфизму Пуассона к многообразию Пуассона с ограничениями. Симплектическими листами пуассоновского многообразия называются подмногообразия, полученные таким образом путем фиксации значений полного набора Казимиров, т. е. порождающие семейство всех Казимиров. (Симплектические многообразия не имеют Казимиров, кроме констант, что объясняет, почему они являются их собственными симплектическими листами.)

Чтобы наложить ограничения, не заданные Казимиром (например, при наложении ограничений на симплектическое пространство), нужно сначала ограничить исходную алгебру Пуассона на централизатор ограничения (множество функций, у которых скобка Пуассона с множеством ограничений обращается в нуль); в этом централизаторе (который в некоторых случаях можно интерпретировать как алгебру калибровочно-инвариантных функций) исходными ограничениями являются Казимиры, и применимо вышеизложенное.

Хорошей книгой о многообразиях Пуассона и их использовании в физике является книга «Механика и симметрия» Марсдена и Ратиу.

Большое спасибо за этот ответ, последний вопрос будет заключаться в том, как скобка Дирака взаимодействует с этой структурой? Является ли скобка Пуассона для листьев и скобка Дирака для многообразия Пуассона? Еще раз спасибо!
Предлагаемая книга - это именно то, что я искал!
@JanetthePhysicist: отношение к скобке Дирака сложное - оно сводится к более подробному описанию централизатора.