In der Allgemeinen Relativitätstheorie (und auch speziell) die Lagrange-Funktion für ein Massenteilchen in Abwesenheit von anderen Kräften als der Schwerkraft ist
Wo ist die Vierergeschwindigkeit. In diesem Fall können wir das Momentum ableiten von
Wenn wir die Weltlinie durch Eigenzeit parametrisieren Dann und wir erhalten die Quadratwurzel aus dem Nenner, der gerade ist . Dann
und dies sind die Komponenten eines Covektors. Dies führt direkt zum Impuls-Vier-Vektor
Hier funktioniert alles. Jetzt möchte ich die Energie berechnen. Nun, der Hamiltonian sollte wie immer sein
Aber wenn die Dinge durch Eigenzeit parametrisiert werden, wenn wir rechnen auf dem Weg, das ist wir bekommen null!
Was ich erwartet hatte, war zu bekommen .
Was mache ich hier falsch? Warum bekomme ich null?
Das Problem ist, dass die Legendre-Transformation von 4-Geschwindigkeit zu 4-Impuls singulär ist: Die 4 Komponenten des 4-Impulses sind gezwungen, auf der Massenhülle zu leben
Wie man die singuläre Legendre-Transformation für ein relativistisches Punktteilchen durchführt, wird zB in diesem Phys.SE-Beitrag erklärt.
Es stellt sich heraus, dass das Erscheinen der Beschränkung (A) und der verschwindenden Energie/Hamilton-Funktion die Worldline-Reparametrisierungsinvarianz des Modells widerspiegeln. Siehe auch zB diesen Phys.SE Beitrag.
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Tobias Kenzler