Vyjádření v kanonických souřadnicích
editovat
Mějme ve fázovém prostoru s kanonickými souřadnicemi
(
q
i
,
p
j
)
{\displaystyle (q_{i},p_{j})}
funkce
f
(
p
i
,
q
i
,
t
)
{\displaystyle f(p_{i},q_{i},t)\,}
g
(
p
i
,
q
i
,
t
)
{\displaystyle g(p_{i},q_{i},t)\,}
{
f
,
g
}
=
{
f
,
g
}
p
,
q
=
∑
i
=
1
N
[
∂
f
∂
q
i
∂
g
∂
p
i
−
∂
f
∂
p
i
∂
g
∂
q
i
]
.
{\displaystyle \{f,g\}=\{f,g\}_{p,q}=\sum _{i=1}^{N}\left[{\frac {\partial f}{\partial q_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial p_{i}}}-{\frac {\partial f}{\partial p_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial q_{i}}}\right].}
Lze dokázat, že hodnota Poissonovy závorky
{
f
,
g
}
{\displaystyle \{f,g\}}
invariantní vůči kanonickým transformacím , tzn.
{
f
,
g
}
p
,
q
=
{
f
,
g
}
P
,
Q
{\displaystyle \{f,g\}_{p,q}=\{f,g\}_{P,Q}}
Není tedy nutno uvádět, ke kterým kanonickým souřadnicím se Poissonova závorka vztahuje.
Poissonovy závorky splňují následující vztahy
{
f
,
g
}
=
−
{
g
,
f
}
{\displaystyle \{f,g\}=-\{g,f\}}
Poissonova závorka je tedy antikomutativní . Speciálním případem tohoto vztahu je
{
f
,
f
}
=
0
{\displaystyle \{f,f\}=0}
Dále platí
{
(
f
1
+
f
2
)
,
g
}
=
{
f
1
,
g
}
+
{
f
2
,
g
}
{\displaystyle \{(f_{1}+f_{2}),g\}=\{f_{1},g\}+\{f_{2},g\}}
{
(
f
1
f
2
)
,
g
}
=
f
1
{
f
2
,
g
}
+
f
2
{
f
1
,
g
}
{\displaystyle \{(f_{1}f_{2}),g\}=f_{1}\{f_{2},g\}+f_{2}\{f_{1},g\}}
Platí také tzv. Jacobiho identita
{
f
,
{
g
,
h
}
}
+
{
g
,
{
h
,
f
}
}
+
{
h
,
{
f
,
g
}
}
=
0
{\displaystyle \{f,\{g,h\}\}+\{g,\{h,f\}\}+\{h,\{f,g\}\}=0}
Pro časovou derivaci Poissonovy závorky platí
∂
∂
t
{
f
,
g
}
=
{
∂
f
∂
t
,
g
}
+
{
f
,
∂
g
∂
t
}
{\displaystyle {\frac {\partial }{\partial t}}\{f,g\}=\left\{{\frac {\partial f}{\partial t}},g\right\}+\left\{f,{\frac {\partial g}{\partial t}}\right\}}
Fyzikální aplikace
editovat
S využitím Hamiltonových kanonických rovnic lze pro totální časovou derivaci funkce f psát
d
f
d
t
=
∂
f
∂
t
+
∂
f
∂
q
d
q
d
t
+
∂
f
∂
p
d
p
d
t
=
∂
f
∂
t
+
∂
f
∂
q
∂
H
∂
p
−
∂
f
∂
p
∂
H
∂
q
=
∂
f
∂
t
+
{
f
,
H
}
{\displaystyle {\frac {\mathrm {d} f}{\mathrm {d} t}}={\frac {\partial f}{\partial t}}+{\frac {\partial f}{\partial q}}{\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} t}}+{\frac {\partial f}{\partial p}}{\frac {\mathrm {d} p}{\mathrm {d} t}}={\frac {\partial f}{\partial t}}+{\frac {\partial f}{\partial q}}{\frac {\partial H}{\partial p}}-{\frac {\partial f}{\partial p}}{\frac {\partial H}{\partial q}}={\frac {\partial f}{\partial t}}+\{f,H\}}
Kde
H
{\displaystyle H}
Hamiltonova funkce . Funkce
f
{\displaystyle f}
integrálem pohybových rovnic tehdy, pokud platí
∂
f
∂
t
+
{
f
,
H
}
=
0
{\displaystyle {\frac {\partial f}{\partial t}}+\{f,H\}=0}
V případě, že
f
{\displaystyle f}
{
f
,
H
}
=
0
{\displaystyle \{f,H\}=0}
Zvolíme-li za funkci
f
{\displaystyle f}
H
{\displaystyle H}
d
H
d
t
=
∂
H
∂
t
{\displaystyle {\frac {\mathrm {d} H}{\mathrm {d} t}}={\frac {\partial H}{\partial t}}}
Podle tohoto vztahu se tedy Hamiltonova funkce zachovává tehdy, když nezávisí explicitně na čase.
Platí, že jsou-li funkce f , g integrály pohybových rovnic, je integrálem pohybových rovnic také Poissonova závorka
{
f
,
g
}
{\displaystyle \{f,g\}}
Fundamentální Poissonova závorka
editovat
Důležitými Poissonovými závorkami jsou takové závorky, v nichž roli f a g hrají souřadnice a hybnosti . Někdy se také hovoří o fundamentální Poissonově závorce .
Takové Poissonovy závorky lze pak vyjádřit vztahy
{
Q
i
,
P
j
}
=
δ
i
j
{\displaystyle \{Q_{i},P_{j}\}=\delta _{ij}}
{
Q
i
,
Q
j
}
=
0
{\displaystyle \{Q_{i},Q_{j}\}=0}
{
P
i
,
P
j
}
=
0
{\displaystyle \{P_{i},P_{j}\}=0}
kde
δ
i
j
{\displaystyle \delta _{ij}}
Kroneckerovo delta .
Související články
editovat
![{\displaystyle \{f,g\}=\{f,g\}_{p,q}=\sum _{i=1}^{N}\left[{\frac {\partial f}{\partial q_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial p_{i}}}-{\frac {\partial f}{\partial p_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial q_{i}}}\right].}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c49e5bb5881e1652a7e216707374926575d63286)
