El flujo hamiltoniano no autónomo en el espacio de fase conserva el volumen

¿Cómo se prueba que para un sistema cuyo hamiltoniano depende explícitamente del tiempo ( H ( q , pag , t ) ), el volumen de un elemento en el espacio de fase se conserva, es decir d V d t = 0 ?

En lo que sigue, eliminé los subíndices de q y p para hacer las cosas más claras.

Para el caso autónomo usé d ( d V ) d t = ( F ) ( d V ) dónde F = ( F 1 , F 2 ) y q ˙ = F 1 = H pag y pag ˙ = F 2 = H q y la simetría de las segundas derivadas.
No estoy seguro de si este argumento se traslada al caso no autónomo, ya que f puede ser complicado en general. ¿ Lo hace ?
Así avancé
q ( d t ) = q ( 0 ) + H pag d t + O ( ( d t ) 2 ) y
pag ( d t ) = pag ( 0 ) H q d t + O ( ( d t ) 2 ) . Tratando q ( t ) , pag ( t ) como las nuevas variables después de la transformación, hemos terminado si mostramos el

d mi t ( ( q ( t ) , pag ( t ) ) ( q ( 0 ) , pag ( 0 ) ) ) = 0 pero esto requiere

2 H pag 2 2 H q 2 = ( 2 H q pag ) 2 ¡Lo cual no puedo demostrar que sea verdad! Estoy atrapado aquí .

¿Está seguro de que la declaración que desea probar es correcta y no requiere más suposiciones?
Creo que es suficiente. En caso autónomo está bien: mostrar que la divergencia de f =(f_1, f_2) = 0 es suficiente, donde \frac{dq}{dt}=f_1 = \frac{\parcial H}{\parcial p} y \frac{ dp}{dt}= f_2= - \frac{\partial H}{\partial p} respectivamente denota el tiempo. Para el caso no autónomo procedí con la linealización (eliminando las potencias superiores de t) pero no puedo seguir adelante. Solo incluiré en la publicación original cómo progresé y qué queda por mostrar.

Respuestas (1)

Rara vez pienso en hamiltonianos dependientes del tiempo, así que puedo estar equivocado. Pero creo que la prueba estándar del teorema de Liouville es válida para un hamiltoniano dependiente del tiempo. Para una derivación completa, véase la Sec. 3.2 de "Física estadística de partículas" de M. Kardar. Hay archivos PDF disponibles en línea. La esencia es la siguiente: ya obtuvo el diferencial total (a primer orden en d t )

d q m = d q m + q ˙ m q m d q m d t ,
y
d pag m = d pag m + pag ˙ m pag m d pag m d t ,
de modo que el volumen del espacio de fase linealizado ahora es
d q m d pag m = d q m d pag m [ 1 + ( 2 H q m pag m 2 H q m pag m ) d t + O { d t 2 } ] ,
de las ecuaciones de Hamilton. Dado que el diferencial de volumen del espacio de fase permanece sin cambios, también lo hace el volumen completo.

Dios mío, había olvidado el término \delta t. así la materia formidable se desvanece.
¡Me alegro de poder ayudar!