¿Importa un factor constante en la definición de la corriente de Noether?

Esta es una pregunta muy básica de la Teoría de Campos Lagrangianos, se trata de una convención de definición. Toma mucho más tiempo escribirlo que responder, pero aquí está:

Considere un campo Lagrangiano con solo un término cinético,

L = 1 2 m ϕ m ϕ

Considere la transformación muy simple ϕ ϕ + α ( α constante), por lo que entiendo aquí que α juega el papel de d ϕ . Determino la corriente de Noether como

L [ m ϕ ] d ϕ

y el resultado es

α m ϕ

Pero en Peskin & Schroeder (justo arriba de la ecuación 2.14), el resultado que dan es:

m ϕ

Y no parece ser una errata. No me importa mucho ese Lagrangiano "localizado" (oye, espera antes de cerrar, por favor), pero surge una pregunta muy general :

Es α cayó simplemente porque m ϕ es también una cantidad conservada (y bajo "corriente conservada" uno entiende el concepto general, momento, energía o lo que sea, independientemente de su valor), o me estoy perdiendo algún otro detalle muy básico que se supone conocido por el lector?


Edición posterior: finalmente entendí esta pregunta y más, al leer el comienzo del capítulo 22 de Srednicki . Estoy encontrando ese libro (bueno, la preimpresión gratuita por el momento) claro como el agua, me parece excelente.

Respuestas (2)

I) Por simplicidad, abordemos la pregunta de OP en el contexto de la mecánica de puntos donde q i son coordenadas de posición generalizadas en alguna variedad METRO [en lugar de considerar la teoría de campos con campos ϕ α ( X ) ]. La pregunta de OP tiene sus raíces en la diferencia entre

  1. por un lado, una variación infinitesimal

    (1) q i   q ~ i   =   q i + d q i
    de las coordenadas de posición generalizadas, o de manera equivalente,
    (2) d q   :=   q ~ i q i ;

  2. y por otro lado, el de un generador/elemento de álgebra de Lie/campo vectorial

    (3) Y   =   Y i q i , Y i   =   Y i ( q ) ,
    que no es infinitesimal (aunque Y se refiere a veces confusamente como un 'generador infinitesimal' en la literatura).

Ambos conceptos d y Y son derivaciones lineales que satisfacen la regla de Leibniz , y la interrelación entre las dos viene dada por

(4) d q i   =   ϵ Y i ,

dónde ϵ en la ec. (4) es un parámetro infinitesimal. El concepto matemático de un campo vectorial Y está ligado de manera biyectiva al concepto de flujo 1

(5) σ :   ] C , C [   ×   METRO     METRO , ] C , C [     R ,

dónde

(6) d d ϵ σ i ( ϵ , q )   =   Y i ( σ ( ϵ , q ) ) , σ i ( ϵ = 0 , q )   =   q i .
Un flujo σ satisface
(7) σ i ( ϵ , σ ( ϵ , q ) )   =   σ i ( ϵ + ϵ , q ) .
Tenga en cuenta que en la ec. (7), se entiende que ϵ y ϵ son números reales en el intervalo ] C 2 , C 2 [ R , y no infinitesimal.

II) La carga (desnuda) de Noether

(8) q   =   pag i Y i

es (en este caso) impulso

(9) pag i   :=   L q ˙ i

generador de tiempos Y i . En particular, la definición (5) de la carga de Noether q no depende de la ϵ parámetro.

--

1 Ignoramos la posibilidad de que el dominio ] C , C [ podría depender de la posición inicial q METRO .

¡Guau! ¡gracias! Tengo que decidir mañana si pongo la marca de "respondido" aquí, cuando tenga un poco de tiempo para pensarlo (ya es demasiado tarde en España, estaba a punto de irme a dormir). Pero muchas gracias (+1) por el momento.
¡Ay! Ahora me doy cuenta de lo estúpida que es la pregunta... Estudié algo muy similar (¿quizás un caso particular?) en mecánica lagrangiana elemental: la ausencia de una coordenada generalizada en el lagrangiano conduce a una ley de conservación en esa coordenada, que se decía que ser "ignorable" (al menos en español...). Supongo que esto de Noether es una declaración más general...
Y, aparte de la definición matemática, también es bastante intuitivo que no tiene mucho sentido considerar "diez veces el impulso". El impulso se conserva. Cualquier. X(
Para que no haya confusión, la notación de Qmechanic es ligeramente diferente e incluye algunos detalles matemáticos (importantes y muy apreciados), pero su respuesta contiene esencialmente el mismo contenido. Si d q se usa para denotar q ϵ q 0 o ϵ q ϵ | ϵ = 0 es una cuestión de gusto notacional. El punto de que la carga de Noether no depende del parámetro infinitesimal estaba presente en nuestra discusión original.
@Qmechanic, gracias por la respuesta y las muchas referencias.

Hasta cierto punto, la ambigüedad es solo una cuestión de notación. Algunas personas escribirían una transformación genérica de un parámetro como

ϕ ( X ) ϕ ( X ) + α d ϕ ( X ) + O ( α 2 )
de modo que d ϕ ( X ) es el coeficiente del pequeño parámetro α como con expresiones en cálculo ordinario como
F ( X + α ) = F ( X ) + α F ( X ) + O ( α 2 )
Con esta notación, la transformación
ϕ ( X ) ϕ ( X ) + α
tendría d ϕ ( X ) = 1 , y en este caso recuperarías el resultado de Peskin. El cambio en la notación es realmente solo una cuestión de gusto cuando se trabaja con familias de transformaciones de un parámetro. Como usted señala, para cualquier número real α , ambos α m ϕ y m ϕ se conservan y sus ecuaciones de conservación son las mismas.

Apéndice. Cuando se trata de eso, en un contexto físico, todo lo que realmente importa es la clase de equivalencia correspondiente a todas las expresiones para una cantidad conservada que difieren en un factor multiplicativo constante, distinto de cero (ya que sus ecuaciones de conservación correspondientes son las mismas), por lo que el problema aquí es realmente sólo una cuestión de semántica.

¡Salud!

Perdóname si insisto en algo bastante obvio (soy nuevo en el campo) pero luego, por ejemplo, para una partícula libre Lagrangiana 1 2 metro v 2 la corriente conservada asociada con X X + C es metro v pero NO, digamos, diez veces eso, 10 metro v que, aunque también es una cantidad conservada, no entra en la definición de corriente conservada asociada a ese lagrangiano? (es una cuestion de definicion de la corriente, aunque obviamente ambas cantidades se conservan, solo quiero saber que se entiende exactamente por las palabras "corriente conservada")
Si define la variación de la forma en que lo hice en la primera ecuación, y si define la cantidad conservada a través de la expresión en su segunda ecuación, entonces no hay ambigüedad y obtiene el resultado estándar. En este caso de mecánica clásica, esto correspondería a definir X X + α = X + α d X en cuyo caso la cantidad conservada se convertiría en ( L / X ˙ ) d X = metro X ˙ 1 = metro v como se desee. O, por ejemplo, con la conservación del momento angular en 3D, escribirías X X + α norte × X de modo que
(continuación) d X = norte × X lo que produciría la normalización estándar para el momento angular como la corriente conservada donde norte es un vector unitario a lo largo del eje de rotación.
Pero si defino la variación y la cantidad conservada como dices, obtengo el resultado, está bien, y puedo definir lo que quiera. La cosa es cómo otros entienden y definen las cosas. Explícitamente: Si te digo "la corriente conservada asociada a una traslación espacial para el Lagrangiano de una partícula libre es diez veces su momento lineal", dirías "No, la corriente conservada es el momento lineal, y no diez veces, aunque esta última cantidad también se conserva, pero no es lo que se entiende bajo el nombre de Corriente Conservada asociada a yak yak yak... ?Ese es mi punto
No entiendo lo que estás tratando de decir. La convención de notación que he adoptado aquí no es poco común, otras personas también la usan, se lo aseguro, y es una forma consistente de generar cualquier cantidad conservada que desee. ¿ Está preguntando cómo la otra convención de notación conduciría a la misma expresión para la corriente conservada (la que no tiene un factor multiplicativo adicional)?
El problema podría estar en mi (probablemente pobre) inglés. Trataré de explicarlo con un ejemplo: podría preguntarte "¿Cuánto dinero en dólares tienes en el bolsillo ahora?" y la respuesta sería única, independientemente de cómo la calcules o la definas, y estoy seguro que no podrías comprar un carro convenciendo al vendedor de que tus diez dólares son otra cantidad si usas otra convención... Ahora, la pregunta es : ¿Entiende también bajo "corriente conservada asociada con una traslación espacial para el Lagrangiano de una partícula libre" un número arbitrario multiplicado por el momento lineal, o la respuesta es
(...o la respuesta es:) -No, nosotros, la comunidad física, entendemos solo el momento lineal bajo la definición de corriente conservada para ese caso, aunque la cantidad "diez veces el momento lineal" también se conserva bajo la misma traducción que tiene "una vez el momento lineal" como corriente conservada, por definición de corriente conservada.
En otras palabras, alguien te dice: ahora hay una bomba debajo de tus pies. Se desactiva escribiendo en esta pantalla "la corriente conservada asociada a una partícula libre Lagrangiana bajo una traslación espacial". ¿Te atreverías a escribir feliz? 10 metro v o escribirías cuidadosamente solo 1 metro v porque solo esa cosa entra en esa definición, aunque diez veces también es una cantidad conservada (junto con otras cosas que se conservan en la vida, pero qué más da, te preguntan por la Corriente Conservada) ?
felizmente escribiría 10 metro v porque cuando se trata de eso, todo lo que realmente importa físicamente es la clase de equivalencia de cantidades conservadas que consisten en todas las expresiones que difieren en un factor constante. Todo lo demás es solo una cuestión semántica.
Vale, entonces entiendo que por corriente conservada se entiende toda la clase de equivalencia. Gracias por tu paciencia y perdóname por poner una bomba debajo de tus pies :)
(Además, voy a volver a escribir mi respuesta a la otra publicación sobre GR cuando tenga algo de tiempo. He echado un vistazo a ese libro de Einstein del que aprendí algo sobre GR por primera vez, la versión alemana de las conferencias de Princeton de 1921, y ahora estoy casi seguro de que tengo razón, pero esa es otra pregunta... Gracias de nuevo por su respuesta y comentarios aquí)
¡Fresco! Ningún problema; ¡salud!
Estimado Joshua, lamento haber elegido finalmente Qmechanic; Me han seducido los detalles matemáticos y las referencias en su texto. Su respuesta es clara y concisa, pero tenía que elegir una, y Qmechanic me ha dado muchas referencias para aprender y pensar. De todos modos, gracias de nuevo.