為什麼能量守恆定律依賴於時間的均勻性?

時間 2021-06-03 23:10:30

1樓:王珞玉

補充樓上

電磁場理論中有規範理論,體現在理論力學中就是拉格朗日量的規範不變性,這樣的規範不變性就暗示了我們能從對稱性出發去尋找守恆量。

從拉格朗日量出發,我們構造Hamilton量 ,這是乙個數學中的勒讓德變換

利用Euler-Ladrange方程,我們有現在我們定義乙個變換:

稱g為生成元,我們適當選取g的形式,就可以由對稱性得到守恆量比如,令 ,我們有

生成乙個 ,這顯然是乙個時間平移的泰勒展開再比如就生成 ,這是乙個平移變換

在經典力學中對稱性與守恆量的關係不是非常明顯,但在量子力學中你能夠看得更清楚,這也可以推廣到量子場論中

背後的數學結構也是有的,但是這裡就不再談了關於諾特定理和能量守恆定律的問題?

2樓:克里斯

這個對於時間的均勻性,其實是指乙個系統的Lagrange量對時間的平移不變性

即Lagrange量不顯含時間

如果計算Lagrange量對時間的全導數

用Lagrange方程代換第一項

於是可以發現乙個守恆量 ,即Hamilton量在力學系統中L由動能減勢能構成,-L即為勢能減動能。因為L是關於 的二次型,所以 為二倍的動能,最後H為動能加勢能,即系統的能量

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