分析力学与牛顿力学的比较本质的区别是什么(从大学本科物理的角度理解)?

分析力学与牛顿力学的比较本质的区别是什么(从大学本科物理的角度理解)?

大部分回答都说了牛顿力学和分析力学之间的区别。我来回答一下哈密顿量,正则方程,以及拉格朗日量之间的关系吧。

如果我们把能量守恒认为是一个原理,想从能量角度刻画整个系统。那么它的数学形式是非常容易写出来的,就是,也就是定义在相空间上的一个标量函数。设是向空间中的一个点。下面要运动了。一般运动方程是这样一个形式

是一个矢量函数。回到一开始,我们想从来刻画整个系统,所以运动方程的形式应该是

这里把一个标量场变成了一个矢量场。那要把一共标量场变成一个矢量场,最直接的方法就是做梯度。猜测这个运动方程可能是

也就是图中的。

但从图中我们可以看到,你一个沿着梯度方向走的点,怎么说走等值线(保持不变)就走等值线了呢?也是很自然的,把转就好了。乘个旋转矩阵

就解决问题了,到这,我们的运动方程就变成了

写开啦就是

这个就是正则方程啦。

然后你又想,这算啥玩意嘛,看不见摸不找。还是喜欢速度。那就做一个勒让德变换

这就是拉格朗日函数了。