http://www.hcclib.net/online/179/certainty5.htm
我们看到,时间仅通过一个二阶导数进入牛顿方程。也就是说,牛顿时间是可逆的,未来和过去被认为起相同作用。而且,牛顿定律是确定性的。
现在考虑更一般的情形,由N个粒子组成的系统。在3维空间里,我们有3N个坐标q1,…,q3N和3N个相应的速度v1,…,V3n。在现代动力学表述中,我们通常把坐标和速度(或者动量p1,…,p3n,在简单情况下p=mv)均视为自变量。第一章提到,动力学系统的态与相空间中的点相联系,它的运动与相空间中的轨道相联系。经典动力学中最重要的量是哈密顿量H,它定义为用变量q和p所表示的系统的能量。一般来说,H是动能Ekin(p)和势能v(q)之和(q或q代表所有自变量的集合)。
一旦我们得到了哈密顿量H(p,q),就能够推导出运动方程,它确定坐标和动量随时间推移的演化。这一步骤对力学专业的所有大学生都熟悉。从哈密顿量导出的运动方程称为正则运动方程。牛顿方程是二阶的,即包含二阶时间导数;哈密顿方程与牛顿方程不同,它们是一阶的。对于单个自由粒子,H=p2/2m,动量p随时间不变,坐标随时间呈线性变化,q=q0=q0+pt/m。依照定义,对于可积系统,哈密顿量只可用动量来表达(如果有必要,可适当改换变量)。庞加莱研究了形如H=H0(p)+λV(q)的哈密顿量,即可积部分(“自由哈密顿量”H0)与相互作用所致的势能之和(又是后面要用到的标度无关因子)。他证明,这类哈密顿量通常不是可积的,这意味着我们不能消除相互作用和回到独立单位。我们在第一章提到,不可积性由与廉加莱共振相联系的发散分母所致。作为廉加莱共振的结果,我们不能解出运动方程(至少不能用耦合常数人的幂级数形式表示)。
在下文里,我们感兴趣的主要是不可积的大庞加莱系统(简称LPS。我们已经看到,庞加莱共振与对应于各种运动模式的频率相联系。频率ωk依赖于波长k。(用光作例子,紫外光与红外光相比有较高的频率。和较短的波长k。)我们考虑频率随波长连续变化的不可积系统时,满足LPS的定义。系统所占据的体积足够大,大到表面效应可以忽略的程度,即满足这个条件。这就是为什么我们把这些系统叫做大庞加莱系统的原因。