Más allá de las mecánicas hamiltoniana y lagrangiana

Las formulaciones lagrangianas y hamiltonianas son la base de las teorías de partículas y campos, producen las mismas ecuaciones de movimiento y están relacionadas a través de una transformada de Legendre. ¿Hay más objetos matemáticos de este tipo que sean equivalentes, o estos dos son de alguna manera únicos? Si es así, ¿por qué hay dos sistemas equivalentes, en lugar de uno solo (o más)?

¿Quiere objetos matemáticamente equivalentes solo en el contexto de la mecánica clásica? Si no, entonces puede recordar todas las diferentes formulaciones de QM
No quise decir eso. Pensé que su pregunta era sobre otros ejemplos de reformulaciones de lo mismo. Como ejemplo, mencioné todas las diferentes formulaciones de QM.
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Respuestas (3)

También existe el formalismo Routhiano de la mecánica que se describe como un híbrido de la mecánica lagrangiana y hamiltoniana. El Routhiano se define como

R = i = 1 norte pag i q ˙ i L
Puede obtener más información al respecto haciendo clic en este enlace para ver la descripción de Wikipedia.

Leyendo más sobre el Routhian porque estaba aburrido, me di cuenta de que se define como la transformada parcial de Legendre del Lagrangiano y también en el lenguaje de la geometría diferencial se define de manera similar al Lagrangiano como

R m : T METRO R
dónde
R m ( q , q ˙ ) = L ( q , q ˙ ) A ( q , q ˙ ) , m
dónde A es el término de conexión mecánica. Puedes leer más al respecto en este pdf .

Debo decir que nunca había oído hablar de esto antes. ¡Interesante!
@QuantumBrick Esta respuesta, como la de QuantumBrick, es buena, gracias. Esperaba una mayor comprensión de por qué estos pocos objetos (Hamiltoniano/Lagrangiano, Routhiano, Hamilton-Jacobi) están imbuidos de polvo mágico para generar la ecuación. de m. Tal vez sea realmente tan simple como un solo objeto que se puede convertir en diferentes formas a través de la transformación de Legendre, y eso es todo.
No es tan simple y realmente no tiene nada que ver con las transformaciones de Legendre. Si lo desea, puedo actualizar mi respuesta con un resumen de los tres principales formalismos de la mecánica.
Edité mi respuesta agregando más información. :)

Cabe señalar que los formalismos hamiltoniano y lagrangiano son independientes, aunque normalmente se enseñan como si el primero fuera una filtración del segundo (aquí entran las transformadas de Legendre). Ambos formalismos son tan independientes como las nociones de fibras tangentes y cotangentes en geometría diferencial: independientes, pero intrínsecamente conectados.

Además, existe un tercer formalismo: el de Hamilton-Jacobi. Es tan bueno como los otros dos y conlleva una interpretación completamente diferente de las ecuaciones de movimiento. Todos esos formalismos están profundamente conectados y cada uno tiene sus ventajas e interpretación geométrica.

Como último comentario: se te ocurren muchas otras interpretaciones de la Mecánica. Hay tantos como quieras. Un ejemplo de uno nuevo, pero útil, es la interpretación del acorde central , relacionada con la interpretación de Weyl-Wigner de la mecánica cuántica. Mientras tus transformaciones sean canónicas, el cielo es el límite con respecto a la creación de nuevos puntos de vista en Mecánica.

Todas las diversas "energías libres" de la termodinámica son solo una (o algunas veces) transformación de Legendre lejos de la vieja energía simple.

  • Para obtener la energía libre de Helmholtz a partir de la energía, realiza una transformación de Legendre entre la entropía y la temperatura.

  • Para obtener la entalpía de la energía, realiza una transformación de Legendre entre volumen y presión.

  • Para obtener la energía libre de Gibbs a partir de la energía, realiza dos transformaciones de Legendre, una entre entropía y temperatura y la otra entre volumen y presión.

  • Y así sucesivamente (hay otros, pero son menos comunes en la aplicación). En particular, puede cambiar una descripción en términos de números de partículas por una en términos de potenciales químicos cuando sea necesario.