Существует ли лагранжева или гамильтонова формулировка электромагнетизма с непрерывным распределением магнитных монополей?

Уравнения Максвелла очень хорошо обобщаются , если мы добавим магнитные монополи: мы получим

мю Ф мю ν "=" Дж ν мю Ф ~ мю ν "=" Дж ~ ν ,
где Ф мю ν - электромагнитный тензор, Ф ~ мю ν "=" ϵ мю ν р о Ф р о является двойственным тензором, и Дж мю и Дж ~ мю - плотности электрического и магнитного тока соответственно. Мы можем использовать дифференциальные формы, чтобы сделать эти уравнения еще более компактными:
(1) г ( Ф ) "=" Дж , г Ф "=" Дж ~ .

Известно, что КЭД может быть обобщена для включения точечных магнитных монополей, что приводит ко всем интересным явлениям, таким как условие квантования Дирака . (Это делается путем полного исключения монополей из пространства-времени и определения только калибровочного поля А мю от монополей, так что они действуют как топологические дефекты, преобразующие тривиальный принцип U ( 1 ) расслоение, на котором калибровочное поле живет, до нетривиального расслоения. Это просто, когда траектории монополей задаются вручную, но я думаю, что есть также разумные способы придать монополям собственную динамику.)

А как насчет случая непрерывных распределений магнитных монополей? (Чтобы избежать мошенничества, скажем, что Дж ~ опорой поля является вся область пространства-времени, динамику которой мы рассматриваем, хотя она все еще ограничена, так что поля хорошо определены.) В этом случае уравнение г Ф 0 мешает нам ввести калибровочное поле А такой, что Ф "=" г А в первую очередь. Вероятно, совсем не ясно, как квантовать такую ​​теорию, так что давайте просто остановимся на классическом случае. Чтобы еще больше упростить ситуацию, мы можем игнорировать закон силы Лоренца и рассматривать токи источника как фон, а не как динамические поля, так что нам нужно беспокоиться только об эволюции электромагнитного поля во времени. В этом случае уравнения (1) образуют вполне корректную систему связанных дифференциальных уравнений. Существует ли какой-либо известный/возможный лагранжиан или гамильтониан, уравнения движения которого задаются формулой (1)?

Связано: physics.stackexchange.com/q/164182/2451 и ссылки в нем.

Ответы (1)

Позволять

С [ х , х ~ , Ф , Ф ~ ] "=" г е ф г Икс   х ν ( мю Ф мю ν Дж ν ) + х ~ ν ( мю Ф ~ мю ν Дж ~ ν )

Вариации относительно х и х ~ дать вам уравнения Максвелла. Вариация по отношению к Ф и Ф ~ дать вам

[ мю х ν ] "=" [ мю х ~ ν ] "=" 0

Ха-ха, хорошо, честно, но я искал несколько менее тривиальный пример, который не включает введение каких-либо новых фиктивных чисто калибровочных полей, которые не связаны ни с чем физически наблюдаемым. (То есть единственными уравнениями движения должны быть уравнения Максвелла. Поскольку ваш манекен х не имеют никаких кинетических членов, они на самом деле просто множители Лагранжа, которые удовлетворяют некоторому дифференциальному уравнению, а не истинным динамическим полям.) Но я не могу отрицать, что это технически отвечает на мой вопрос.