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  • 1 # 使用者2780986472389

    在物理中,守恆律非常重要,是凌駕在其他定律之上的。

    動量守恆定律由牛頓第三定律推匯出,是非常淺的物理。只要把目光放到分析力學,就會知道:

    設系統的廣義座標為 ,拉格朗日量 ,那麼系統的運動滿足Lagrange方程

    從這個方程出發馬上可以得到一個結論,就是如果體系關於 是不變的,就是具有所謂變換的對稱性

    那麼, 是一個守恆量。

    如果廣義座標就取為位置座標 ,那麼透過數學運算可以發現 就是這個方向上的動量(簡單的一維情形: ),所以我們給它起一個名字叫廣義動量 。在物理中,廣義動量和廣義座標是對偶的。

    上面這個是諾特定理在這裡的體現。諾特定理指出,對稱性和守恆量是一一對應的。

    寫了這些,就是想說,對稱性與守恆律在物理中的地位是至高的。你看,只要具有空間平移對稱性的體系,都是滿足動量守恆的。所以,動量守恆是比牛頓第三定律更加基本的性質。

    一點題外話:

    物理中,最基本的原理是最小作用量原理,就是說如果體系的作用量為 ,那麼實際體系的運動滿足

    無論是經典物理還是量子物理(路徑積分),都是滿足的。如果體系的作用量 有形式

    代入最小作用量原理的方程就有

    只要固定初始位置和終止位置,上面第一項就為零,而 是任意取的,所以

    這是由變分法推出的尤拉方程,可以看到和Lagrange方程是一樣的。這就是為什麼Lagrange方程比牛頓運動定律適用面更廣(以及這個方程也叫尤拉-拉格朗日方程)的原因。

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