Was macht einen Lagrange zu einem Lagrange?

Ich wollte nur wissen, was die charakteristische Eigenschaft eines Lagrange ist?

Wie sehen Sie, ohne sich auf die Newtonsche Mechanik zu beziehen, dass es so sein muss L = T v ?

Die Menschen konstruierten einen Lagrange-Operator in der Speziellen Relativitätstheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Aber gibt es ein allgemeines Rezept, um einen Lagrange-Operator für eine Theorie zu finden, oder wird ein Lagrange-Operator nur so gewählt, dass es funktioniert?

Natürlich gibt es einige Symmetrie- und Invarianzeigenschaften, die dort eine wichtige Rolle spielen, aber ist es möglich, die Theorie der Lagrange-Funktion auf eine abstraktere und allgemeinere Ebene zu bringen, sodass wir a priori sagen können, wie eine Lagrange-Funktion für eine bestimmte Theorie aussehen muss ?

Welche Informationen sind notwendig, um eine Lagrange-Funktion für eine physikalische Theorie zu konstruieren?

Verwandte: physical.stackexchange.com/q/5648/2451 , Physics.stackexchange.com /q/20298/2451 , Physics.StackExchange.com/q/50075/2451 , Physics.StackExchange.com/q/ 56626 / 2451 und Links darin.
Ich möchte sagen, dass sich diese Frage dort nur auf die klassische Mechanik bezieht. Mich interessiert allgemein, wie man Lagrangians rigoros konstruiert.
„Wie sehen Sie, ohne sich auf die Newtonsche Mechanik zu beziehen, dass es so sein muss L = T v ?" Vielleicht finden Sie Elisha Huggins' Aufsatz "Gravity, Time, and Lagrangians" aufschlussreich. Das tat ich. Mir ist nicht klar, dass er Ihre Fragen beantwortet, da er die Allgemeine Relativitätstheorie annimmt, um das Minuszeichen zu motivieren ...
Wenn Sie eine Kraft wie haben F = F ( q ) , es ist trivial zu konstruieren v ( q ) - zu einer Konstante -, also ist es trivial zu konstruieren L . Aber wenn Sie zum Beispiel eine Kraft wie haben F = q ˙ , können Sie keine explizite Lagrange-Funktion angeben.

Antworten (1)

Soweit ich weiß, gibt es keine Möglichkeit, eine Lagrange-Funktion für eine neue physikalische Theorie rigoros zu konstruieren. Der Punkt ist, Sie müssen nur einen Lagrange erraten (dh Ihre eigene Theorie konstruieren), alle Invarianz-/Symmetrieeigenschaften überprüfen, die Sie haben möchten, und hoffen, dass die Vorhersagen, die Ihre Theorie macht, mit den Messungen übereinstimmen.

Der schwierige Teil besteht darin, „richtig“ zu raten – wie mein Professor für QFT es ausdrückte: Bisher ist diese „richtige Vermutung“ zweimal passiert, und in beiden Fällen haben die Autoren einen Nobelpreis erhalten (QED und elektroschwaches Lagrange).

Sie können Lagrange-Gleichungen aus dem d'Alembert-Prinzip und Newtons F=ma konstruieren und dann annehmen, dass die verallgemeinerten Kräfte Q aus einem Potential (dh Q=-grad(V)) konstruiert werden können, um schließlich L=TV zu erhalten. Einzelheiten finden Sie in Fetter und Waleckas Theoretical Mechanics of Particles and Continua.