¿Se puede llamar a cualquier simplectomorfismo una transformación canónica?

Solo quiero asegurarme de que estoy pensando claramente en las coordenadas canónicas y las transformaciones en la mecánica hamiltoniana.

Supongamos que tenemos un sistema hamiltoniano ( METRO , ω , H ) - dónde METRO es el espacio de fases ( oscuro ( METRO ) = 2 norte , a pesar de METRO no es necesariamente un paquete cotangente globalmente), ω es la estructura simpléctica (no degenerada, cerrada en 2 formas), y H es una función en METRO sirviendo como el hamiltoniano. Ahora supongamos que tenemos dos gráficos de coordenadas superpuestos ϕ : tu V R 2 norte y ψ : tu W R 2 norte , para algunos abiertos tu METRO . La transformación de coordenadas ψ ϕ 1 : V W es un simplectomorfismo, ya que es solo el mapa de identidad expresado en diferentes coordenadas: más precisamente, ψ ϕ 1 : ( V , ϕ ω ) ( W , ψ ω ) satisface trivialmente ϕ ω = ( ψ ϕ 1 ) ψ ω . Pero no llamaríamos canónica a tal transformación de coordenadas a menos que ϕ y ψ Ambas eran coordenadas canónicas (o cartas de Darboux) para empezar, ¿verdad? Por ejemplo, un criterio definitorio para las transformaciones canónicas que a menudo se da en los textos de física es que la matriz jacobiana de la transformación sea una matriz simpléctica... la llamada condición simpléctica. Aquí, ( ψ ϕ 1 ) es una matriz simpléctica sólo si ambos ϕ y ψ son coordenadas canónicas. Entonces, ¿podemos concluir que no todos los simplectomorfismos son transformaciones canónicas?

Respuestas (1)

Simplectomorfismos es uno 1 posible definición de transformaciones canónicas (CT), usada por ejemplo por VI Arnold, cf. por ejemplo, esta publicación de Phys.SE.

Ahora para ser más precisos: simplectomorfismos en un 2 norte variedad simpléctica -dimensional ( METRO , ω ) vienen en diferentes versiones:

  • con o sin dependencia temporal explícita. (En esta respuesta de Phys.SE, discutimos por simplicidad solo el caso sin dependencia de tiempo explícita).

  • definido localmente vs. globalmente.

  • imagen activa vs pasiva.

I) En matemáticas, un simplectomorfismo global activo es un mapa F : METRO METRO tal que F ω = ω . Tal mapa F es manifiestamente independiente de los sistemas de coordenadas.

Sin embargo, debido al teorema de Darboux , podemos (y lo haremos por simplicidad) elegir un atlas

METRO   =   a tu ( a )
de los barrios de Darboux
METRO     tu ( a )   ϕ ( a )   V ( a )     R 2 norte
de aquí en adelante.

En coordenadas de Darboux

ϕ ( a ) I :   tu ( a )     R , I     { 1 , , 2 norte } ,
la matriz de corchetes de Poisson
{ ϕ ( a ) I , ϕ ( a ) j }   =   j I j , I , j     { 1 , , 2 norte } .
es constante

Dejar

F ( b a )   =   ϕ ( b ) F ϕ ( a ) 1
denote el mapa correspondiente de (un subconjunto de) V ( a ) R 2 norte a (un subconjunto de) V ( b ) R 2 norte .

Un simplectomorfismo F luego satisface

k , L = 1 2 norte F ( b a ) I ( z ( a ) ) z ( a ) k j k L F ( b a ) j ( z ( a ) ) z ( a ) L   =   j I j , I , j     { 1 , , 2 norte } .

II) A diferencia de la física, un simplectomorfismo a menudo se formula como una transformación de coordenadas pasiva F de (un subconjunto de) R 2 norte a (un subconjunto de) R 2 norte , tal que

k , L = 1 2 norte F I ( z ) z k j k L F j ( z ) z L   =   j I j , I , j     { 1 , , 2 norte } .

Esta última noción depende de las coordenadas.

III) Parece que los ejemplos de OP combinan los dos casos I y II.

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1 Tenga en cuenta que varias definiciones no equivalentes de CT aparecen en la literatura, cf. por ejemplo, esta publicación de Phys.SE.