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Por qué mi 4 divergencia plazo agregado a una de Lagrange se modifica la ecuación de movimiento?

Aprovecho esta Lagrange :

$$\mathcal{L}=\mathcal{L}_0+\partial_\alpha f(\phi, \partial_\mu \phi)$$

En este tema Hace cuatro divergencia plazo adicional en una de Lagrange de la densidad de la materia a las ecuaciones de campo? se dice que cualquier 4-divergencia término añadido a un Lagrangiano no modifica la ecuación de movimiento.

En mi ejemplo yo agregue $\partial_\alpha f(\phi, \partial_\mu \phi)$ $\mathcal{L}_0$(no es un 4-divergencia, pero la mecánica es exactamente la misma). Y yo observación que se puede modificar la ecuación de movimiento si $f$ contiene derivados de $\phi$. Por lo que no entiende.

Escribo la variación infinitesimal de la acción a $\mathcal{L}$ :

$$ \delta S = \int d^4x ~ \delta \mathcal{L} $$

$$ \delta S = \int d^4x ~ [ \frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial \phi} \delta \phi + \frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi) + \partial_\alpha [\frac{\partial f}{\partial \phi} \delta \phi + \frac{\partial f}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi)] ~ ]$$

Como de costumbre, yo sé que : $\delta(\partial_\mu \phi)=\partial_\mu \delta(\phi)$. Por lo tanto, puedo integrar por partes :

$$ \delta S = \int d^4x ~ [ \frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial \phi} - \partial_\mu \frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial (\partial_\mu \phi)} )\delta \phi + \int d^4x ~ \partial_\mu[\frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta \phi] + \int d^4x ~ \partial_\alpha [\frac{\partial f}{\partial \phi} \delta \phi + \frac{\partial f}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi)]$$

Tenemos :

$$ \int d^4x ~ \partial_\mu[\frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta \phi] = \int d^3x ~ [\frac{\partial \mathcal{L}_0}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta \phi]_{x_i^{-}}^{x_i^{+}}=0$$

De hecho, $\delta \phi=0$ sobre los límites por hipótesis ($x_i^{+}=+\infty$ para las coordenadas espaciales y $t_f$ por tiempo).

También tenemos :

$$ \int d^4x ~ \partial_\alpha [\frac{\partial f}{\partial \phi} \delta \phi + \frac{\partial f}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi)]= \int d^3x ~ [\frac{\partial f}{\partial \phi} \delta \phi + \frac{\partial f}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi)]_{x_i^{-}}^{x_i^{+}}=\int d^3x ~ [\frac{\partial f}{\partial (\partial_\mu \phi)} \delta(\partial_\mu \phi)]_{x_i^{-}}^{x_i^{+}}$$

** Y aquí está mi problema****.

El hecho de $\delta \phi(x_i^{+})=\delta \phi(x_i^{-})=0$ no implica que $\partial_\mu \delta \phi(x_i^{+})=\partial_\mu \delta \phi(x_i^{-})=0$.

Para ser más precisos, podría ser verdad si $x_i^{+}=-x_i^{-}=+\infty$(*) pero si me tomo el tiempo de coordenadas, he a $x_i^{+}=t_f$. Así es, al menos, no es cierto para $\mu=t$.

Por lo tanto el plazo adicional $\partial_\alpha f(\phi, \partial_\mu \phi)$ modifica la extremality de la acción. Por lo tanto no voy a tener la misma ecuación de movimiento.

Pero en este tema : Hace cuatro divergencia plazo adicional en una de Lagrange de la densidad de la materia a las ecuaciones de campo? el libro de la autora dice que cualquiera de los cuatro divergencia no afecta a la ecuación de movimientos.

Pero hemos visto aquí (si yo no se equivocó, que no es en absoluto seguro) que si el plazo adicional es de un total de derivados que contiene el tiempo de los derivados de la sobre el terreno, se pueden cambiar las ecuaciones de movimiento.

Donde estoy equivocado ?


(*) : es cierto porque pedimos $\phi$ hasta llegar a cero en el infinito, así que sólo nos permiten variaciones de $\phi$ que se desvanecen en el infinito (cosa que se nos acabaría con $\phi+\delta \phi$ no integrable). Y como $(x,y,z) \mapsto \delta \phi(x,y,z,t)$ $0$ en el infinito, y todos sus derivados también.

4voto

Stefano Puntos 763

La afirmación correcta es que en un término de (BT) en la acción (o, equivalentemente, una total divergencia plazo en el Lagrangiano de la densidad) no cambia el funcional/variacional derivados si ambos, el antiguo y el nuevo funcionales derivados de existir. Prestar atención a la palabra importante si en la frase anterior: Esto no excluye la posibilidad de que un funcional/variacional no existe.

En fin funcionales derivados de existir, es necesario imponer adecuadas condiciones de contorno (BCs). Un límite/total divergencia término puede cambiar el conjunto adecuado de BCs.

En OP ejemplo, se ha observado correctamente que Dirichlet BCs no son suficientes para eliminar BTs en la variación.

Para resumir: OP no ha demostrado que los 2 grupos diferentes de Euler-Lagrange las ecuaciones de existir, cf. la pregunta del título (v6). Sólo que algunas de las opciones de BTs & BCs puede hacer que el variacional del problema mal definido.

Para el punto mecánico caso, véase también este Phys.SE post. El campo teórico de caso es una simple generalización.

-2voto

user29964 Puntos 4117

En el límite, $\delta \phi(x) = 0 \implies \delta \left(\partial_{\mu} \phi(x)\right) = 0$.

Pensar en términos de una dimensión variacional. En este caso, se encuentra la equivalencia $\delta \phi(x) = \delta \left(\dot{\phi}(x) dt\right) = \delta \left(\dot{\phi}(x)\right) dt$. Así, cuando uno toma el $\delta \phi(x) = 0$, en el límite, se obtiene de inmediato $\delta \left(\dot{\phi}(x)\right) = 0$.

Esto es válido para cualquier variacional con la condición de contorno en cualquier dimensión. Espero que esto aclare tu confusión.

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