Пример негамильтоновых систем [закрыто]

Я готовлюсь к экзамену. И мне нужно знать ответ на один вопрос, который я не могу понять.

«Приведите пример негамильтоновых систем: при бесконечном числе частиц; при конечном числе частиц».

Я надеюсь, что кто-нибудь может мне помочь.

Ответы (3)

Это легко. Гамильтонова механика описывает обратимую динамику. Просто введите необратимость в вашей системе. как трение, диссипация, вязкость и т. д.

Вы можете сейчас ответить на вопрос?

В бесконечном случае да. Как насчет конечного числа частиц. Я думаю, мне следует построить какую-нибудь систему, для которой мы не можем написать гамильтониан.
какой у вас пример с бесконечным случаем?
Система, в которой полная энергия не сохраняется. Я думаю, что это может быть какое-то движение частиц, которые теряют свою энергию из-за излучения, может быть? Извините, я не могу проголосовать из-за низкой репутации
Эххх, не знаю. На самом деле вы можете довольно легко выразить диссипацию на гамильтоновом языке.

Мы определяем гамильтонову систему как триаду ( ЧАС , М , ю ) функции Гамильтона ЧАС на многообразии в пространстве состояний М то, что снабжено (замкнутой) симплектической формой ю .

Двумя давно известными и хорошо изученными, но (относительно) простыми примерами энергосберегающих, но негамильтоновых динамических систем являются (1)  сани Чаплыгина и (2)  гремучая лошадь .


Примечание добавлено   В частности, причина того, что динамика саней Чаплыгина не является гамильтоновой, геометрически элементарна: многообразие в пространстве состояний саней Чаплыгина нечетномерно, а именно, пространственные координаты x и y саней, угловая ориентация саней, их импульса и углового момента, тогда как симплектические формы существуют только на четномерных многообразиях.


Рассматривается как поток на М , динамика этих систем является энергосберегающей, но не является симплектоморфизмом. С точки зрения термодинамики, первый закон выполняется, а второй нет.

Например, в книге «Достижения в теории управления, сигналов и систем с физическим моделированием» мы читаем :

Одной из поразительных особенностей неголономных систем является то, что, хотя они сохраняют энергию, им не нужно сохранять объем в пространстве состояний.

Изучение термодинамических свойств ансамблей этих систем (и других подобных им несимплектоморфных систем) и их квантовых обобщений являются активными областями исследований.

Это неправильно — то, что некоторые связи не являются голономными, не означает, что система не описывается гамильтонианом. У вас не может быть недиссипативного движения, которое не является гамильтоновым, для него потребуется информация, чтобы уйти без ухода энергии.
@ Рон, я добавил несколько определений и ссылку, которые проясняют суть вопроса.
трение не имеет значения для раттлбэка?!
@Yrogirg, в макроскопических уравнениях нет трения. На микроскопическом уровне вы задали глубокий вопрос! А именно, может ли квантовая механика охватить механические ограничения качения/скольжения, которые имеют нулевой прирост энтропии? Я не знаю ответа на этот вопрос, и подозреваю, что никто не знает.
Комментарий: просто потому, что система имеет три переменных состояния, нельзя заключить, что она не является гамильтоновой. Контрпример, часто цитируемый Арнольдом, представлен уравнениями Эйлера для свободного твердого тела (см . web2.ph.utexas.edu/~morrison/94IFSR640_morrison.pdf , стр. 42). Они являются примером неканонической гамильтоновой системы. Другим примером неканонической гамильтоновой системы является поток жидкости, выраженный в эйлеровых координатах.

Ирогирг прав: включите трение, и ваша гамильтоновская динамика исчезнет.

Пример для одной/нескольких частиц: шарик на проволочном каркасе с трением.

Пример для бесконечного числа частиц:

i) гидродинамика или динамика заряженных систем (исключая гамильтониан излучения)

ii) квантованное поле в расширяющейся Вселенной с метрикой Фридмана: " Вселенной.

назвать только два.

«Конечное число» степеней свободы вводит в заблуждение, потому что на самом деле трение автоматически представляет собой бесконечное число степеней свободы, и нет примеров трения в конечном числе степеней свободы.
В чем тонкость с (ii)? Классически гамильтонова формулировка возможна, верно?
@ Рон: да, трение подразумевает бесконечность глубины резкости, однако они считаются не частью исследуемой системы, а скорее средой. Усреднение этих степеней свободы приводит к трению, но только на уровне рассматриваемой (открытой) подсистемы. При обсуждении скольжения металлических пластин друг по другу не всегда упоминается квантованное ЭМ поле между ними.
@ Рон: вы правы в том, что касается лишь нескольких степеней свободы: строго говоря, трения быть не может. Однако вам не нужно много частиц, чтобы получить хаотическую динамику (о которой я, признаюсь, мало что знаю). Таким образом, одна траектория может заполнить всю область фазового пространства. Статистически это похоже на рассеяние луча репрезентативных точек над некоторой распределенной рассеивающей средой. Это (приблизительное, fapp) статистическое описание системы нескольких тел было бы тогда марковским (уже не гамильтоновым).