Felder, die sich für Variationsprinzipien eignen? [Duplikat]

In der Physik beschreiben wir die dynamischen Eigenschaften von Feldern oft mit Variationsprinzipien wie der Definition einer Aktion oder einer Lagrange-Funktion. Ein Feld ist jedoch einfach eine Funktion des Raums ϕ ( X ) Ich frage mich also, welchen Eigenschaften die Dynamik folgen muss, um sich für die Beschreibung durch ein Aktionsprinzip zu eignen.

Können zum Beispiel alle kontinuierlichen Dynamiken durch eine bestimmte Aktion beschrieben werden?

Ich möchte mir nur ein Bild von den Einschränkungen machen.

Antworten (1)

Da Sie es als klassische Feldtheorie bezeichnet haben, gehe ich davon aus, dass Sie nach welchen Eigenschaften fragen ϕ ( X ) müssen Bewegungsgleichungen zulassen, die aus einem Wirkungsprinzip abgeleitet werden können.

Die Eigenschaft ϕ ( X ) einem Aktionsprinzip zugänglich sein muss, ist, dass es Bewegungsgleichungen erfüllen muss, die Euler-Lagrange-Gleichungen für eine Aktion sind.

Leider kenne ich keine Papiere über welche Eigenschaften ϕ ( X ) haben müssen, aber es gibt in der klassischen Mechanik einen klassischen Satz darüber, welche Eigenschaften die Gleichungen haben müssen. Wenn man hat u : [ 0 , T ] R N was differenzierbar und befriedigend ist u ¨ = F ich ( u , u ˙ ) , benötigen wir für die Existenz von Lagrange die Existenz einer nicht-singulären symmetrischen Matrix M ich J ( u , u ˙ ) befriedigend:

  1. ( M Φ ) = ( M Φ ) T
  2. ich , J M ˙ ich J = 1 2 F k u ˙ ich M k J + 1 2 F k u ˙ J M k ich
  3. ich , J , k M ich J u ˙ k = M ich k u ˙ J

Wo Φ J ich = 1 2 T u ˙ J F ich u J F ich 1 4 ( u ˙ k F ich ) ( u ˙ J F k ) . Das sind die Helmholtz-Bedingungen. Ich kenne keine Verallgemeinerung zur Feldtheorie, aber diese Arbeit wurde in Artikeln wie hier , hier und den Zitaten dieses Artikels erweitert . Eine andere Möglichkeit, diese Bedingungen anzuzeigen, ist die für 0 + 1 -dimensionale Feldtheorie.