Friday, August 9, 2013

正则01 gauge01 phymath01 寻找合适的正则变换的问题=原来的解哈密顿正则方程的问题 ,

 
而所谓的正则变换( !$,&),其得到的新的

共轭坐标对(&)同样要满足哈密顿正则方程的&




这样的好处是,若能找到这样的正则变换,使得变换


后哈密顿量中所有的广义坐标都是循环坐标,则解

哈密顿正则方程是平凡的( "3)E)*(,原意为“ 在三叉

路口”)& 这样就把原来的解哈密顿正则方程的问题

转化成了寻找合适的正则变换的问题0&


! 物理·"# 卷($%%& 年)& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ’(()**+++, +-./, 01, 12



物理学咬文嚼字
物理学咬文嚼字之十四
 
正经正典与正则
 
曹则贤
 

(中国科学院物理研究所! 北京! 3%%34%

无言谁会凭阑意,




———[宋]柳永《凤栖梧》
 
! ! “正”字在汉语里是绝对的褒义词,和“正”字结

合的词组大约都可以作正面的解读,“正”字字面上

为“足前方”的意思,即(双)脚之前方为正, 这个字




包含很深的、朴素的科学道理:平面内事物的定标需

选取参考方向,参考方向是任意的,且一簇平行线规
 
定唯一的、相同的方向,“ 正”字的正面意思为带




“正”字的事物带来了不可估量的附加价值,甚至具
 
有道德制高点的含义, 派别子系间的正宗之争,官位

上的正副之争,便是聪明人也不得不投身其中, 孔子




有“席不正不坐,割不正不食”的说法,算来未必最
 
极端, 明亡以后,南方各地关于明正朔之争甚至造成




血流成河的惨烈局面,给本已覆亡的中华民族又雪
 
上加霜,“正”字的威力,不可不察,




将“正”字加在某些重要经卷前,儒释道三家皆
 
,“世尊告曰5 比丘,我所说甚多,谓正经、歌咏、

记说、⋯⋯, 未曾有法及说义, ”可见正经有别于歌




咏、记说等文体,比如《法华经》等就算是正经,有点
 
类似今日国际杂志上发表的专业论文, 道家则将

《黄庭经》分为正经、辅经两篇,“ 黄庭经者,东华扶

桑帝君之秘文也, ⋯⋯其经有内外两篇, 内篇者,太

上玉晨道祖之所著, 是谓正经,故名内篇, 外篇者,太

上老君道祖之所解, 是谓辅经,故名外篇, ”儒家的




正经则包括《礼记》、《左传》、《毛诗》、《周礼》、《周
 
易》、《尚书》等等, 正经还是中医术语,指十二经脉,

以与奇经八脉相对应,《针经指南》有“ 正经十二,

的说法, 不知“ 正经八百”是不是由这句夸大而来

, 正经在各个方面都有崇高的地位,当然也就会影




响到人们的日常生活表达,大约人们认为该做的事
 
情都归于正经,而不该做的事都归于不正经,《儒林




外史》中胡屠户训范进:“ 像你这尖嘴猴腮,也该撒

泡尿自己照照;不三不四,就想天鹅屁吃!⋯⋯每年

赚几两银子,养活你那老不死的娘和你老婆才是正
 

经!”, 又,《红楼梦》:“ 黛玉喘喘地道‘ 你们两个也




不用哄我,直是将那毒药买了些来,毒死我才是正
 
, ’”正经又叫正典,




“正”字经常出现在数理概念中,自然有其深刻

的文化渊源;反过来想,“ 正”字的文化内涵也有朴

素的科学道理, 何谓正直?正直指人体同脚平面垂

直的状态,即人体严格地取重力方向, 天平是公正、

正义的象征,这里所谓的“正”指的是其结构是满足
 

6$




对称的,其对称要素之一,一个二次转动轴是严

格地取重力方向的;而另一个对称要素,镜面,则过

此轴(图3),
 
图3! 天平,公正、正义的象征
 
“正”字在数学物理文献中常被用来翻译“ 789

(’:”这个西文词, 希腊字“78(’:”的本意是生长,往

上爬的意思, 而一般的植株,近似地看,是和地面是

垂直的(要不我们老祖宗怎么说它们是植株呢), 所

以,“78(’;720.”被翻译成正交的,其字面意义是

“正角”的, 另一个常见的以“ 78(’:”为词头的词汇

为78(’<7=, >8(’<7= ? 78(’: @ <7=0( 7)/2/72,观

点),故译为正宗的、正统的观点,形容词形式为789

(’<7=/10., 比如关于量子力学的78(’<7=/10. /2(A89
 

·"!!·




物理学咬文嚼字
 
!""#$$%%%& %’)& *+& +,- - - - - - - - - - - - - - - - - - 物理·./ 卷(0112 年)2

#34"*")5, 就被译为正统诠释,即常说的所谓哥本哈

根诠释( 65#4,!*74, ),"43#34"*")5,& 所谓的哥本哈

根诠释是89:1 年代的发明,海森伯是主角,此外还

包括;5!<=4>43*?4,@A*,B4, C5##43( 为著名

的科学哲学家)等人& 关于哥本哈根诠释的版本很




多,国内流行的所谓哥本哈根量子力学五假设( 笔
 
者是011D 年第一次听说)不知为何人杰作,而关洪




先生的《一代神话———哥本哈根学派》则为四假设
 
版本8& 作为量子力学发展初期基于相当仓促的假

设(比如E5, F4%<*,, 的“ 测量值为态坍塌后之本

征态对应的本征值”假设,就有点神喻的味道& )上




提出的所谓哥本哈根诠释仍然是当前我国量子力学
 
教学具有一定排他性(相当地4G+(’)E4)的内容,并




且能持续不断地引起热闹而且一本正经的讨论,无
 
论如何都算不得是令人鼓舞的现象& 对于量子力学




这样的学问,在既阅读了足够多的原始文献又相当

全面地了解了一些最新进展之前,不贸然指点江山
 
不失为一种明智的态度&




另一个与“ 正”字有关的数学、物理学词汇为
 
+*,5,)+*(”,一般翻译为“正则的”& 则,原则,则贤,

是以为则(3’43)的意思,同+*,5, 一字字面上很符

& 英语的+*,5,(正典)一词来自希腊语和拉丁语,

现代希腊语写为!"#H#"$,更深层的来源是闪米特

语的I*,,*( 芦苇,英语为344@ ),希伯来语为

J*,4!& 因为芦苇修长笔直( 多么“ 正”的形象&

0),不旁生枝节,可以作为标杆用于测量,故该词渐




渐有了“ 测量标杆”的意思,后来又进一步引申为
 
“尺度,规范,标准”的意思& 一本书,一个形式( 程

序)被称为+*,5,)+*(,是指它的权威性、规范性、真

实性&

0- 芦苇(I*,,*),不节外生枝,是天然的标杆,天下可以为则

犹太人的正经(正典,+*,5,)就是希伯来圣经&

有趣的是,它有“ 副典”,即第二经典《塔木德》&




太人天生就是叛逆的,哪怕是对自己的圣经,《塔木

德》一定程度上是对圣经的反动(这和中国的《黄庭
 
经》分为正经、辅经完全不一样)& 理解了其血液里




的叛逆成分,就理解了犹太人在自然科学与人文科

学领域的伟大成就,就理解了马克思、爱因斯坦、斯
 
宾诺莎和海涅等人及其作品& 与正典相对的词是异

端,犹太作家茨威格就著有《异端的权力》(K"4#!*,

L%4)7"!4 3)7!" "5 !434B>)一书& 至于将+*,5, 翻译




成偏僻的“ 正则”,始作者谁笔者未能考证,但正则
 
是褒义词则是肯定的& 在屈原《离骚》开始的自夸一




段,就有“ 皇览揆余初度兮,肇锡余以嘉名:名余曰
 
正则兮,字余曰灵均& 纷吾既有此内美兮,又重之以

修能& ”的句子,故我猜测翻译者是要借用这里“ 正

则”的美名& 6*,5, 可以译为正则、正经、正典,当我




们读到这些中文译文时,应该想到它对应的是同一
 
个词& 有趣的是,有人将王朔的小说《一点正经没

有》译成“F5"!),7 )B 6*,5,)+*(”,果然是一点正经

没有&

物理学中一个同+*,5,)+*( 相关联的重要词汇

是正则变换(+*,5,)+*( "3*,BM53<*")5,& 在经典力学

A*<)("5,)*, 形式中,质点的运动方程为哈密顿

正则方程(+*,5,)+*( 4N’")5,B 5M A*<)("5,):

!· " %#

%$




 
$· " %#

%! %

而所谓的正则变换( !$,&),其得到的新的

共轭坐标对(&)同样要满足哈密顿正则方程的&




这样的好处是,若能找到这样的正则变换,使得变换

后哈密顿量中所有的广义坐标都是循环坐标,则解
 
哈密顿正则方程是平凡的( "3)E)*(,原意为“ 在三叉

路口”)& 这样就把原来的解哈密顿正则方程的问题

转化成了寻找合适的正则变换的问题0& 有关的研




究,让人们后来引入了作用量角变量,导致了旧量子
 
论中的K5<<43M4( 量子化;泊松括号导致了量子对

易关系[($O )! 的导出,而A*<)("5, P Q*+5?) 理论

又成了;5!< 等人改革量子力学的基础.& 量子力

学中的所谓正则量子化( +*,5,)+*( N’,")R*")5,),就

是利用关系式[ ($O )! 来量子化哈密顿量& 经典

力学之对于理解量子力学的重要性,由此可见一斑&

另一个同+*,5,)+*( 相关的重要物理学词汇是

正则系综(+*,5,)+*( 4,B4<?(4),指适于描述一个同

大体系处于热平衡之系统的系综& 此统计系综用系

综处于某个宏观可测量状态) 的成员数来表示系统

的微观状态的几率分布$)




,而单个系统其处于能量
 
·#"!·




物理学咬文嚼字
 
! 物理·"# 卷($%%& 年)& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ’()**+++, +-./, 01, 12

!"

之微观状态的几率为玻尔兹曼分布#" $

%&345)& !" ’(), 至于为什么这样的系综被命名

10262/10. 427489.4,此处10262/10. 何指(指最简




单的玻尔兹曼分布?),笔者一直未能找到相关文
 
献,盼识者告知,

当我们讨论正则、正经时,它是有参照物的,

如,我们谈论共轭变量对时,关于坐标*"




的正则动
 
量((’ 86842(-8 10262/10. (6 (’ 166:;/20(4 *"

)为#"

$ !+ ’!*"

,其中+ 是系统的拉格朗日量, 当然,谈论




的事物不同,或者文化不同,何为正则(正典,正经)
 
也是不同的,《庄子·齐物论》云:“毛嫱、丽姬,人之




所美也;鱼见之深入,鸟见之高飞,麋鹿见之决骤,四
 
者孰知天下之正色哉,“ 可见,何者为“正”,是先要

根据对象确定标准的,而这也是物理学使用10262/<

10. 这个词所一贯秉承的思想,

行文至此,想说两句闲话, 有时,闲得无聊我会




思考一下为什么我国关于量子力学、相对论之类的

学问有那么多热闹的讨论场景却未见有什么成果产
 
, 如果我们肯检视一下中文的物理学教科书,会发




现虽不至于如王朔所言《一点正经没有》,但终有许
 
多经是给念歪了的, 比如,在把7/8-.(0246-7.= 错误




地翻译成“同时地”的基础上起劲地讨论“ 测不准
 
原理“而不是“-214:(0/2(= ):/21/).4, 从这样的书中




欲得物理学之真谛,无异于想凭《金瓶梅》通佛理
 
(图")!欲学物理者,多读点正经才是正经,

"! 穿袈裟,读《金瓶梅》,果然一点正经没有

后记! 本文付印后,审稿人刘寄星研究员建议添加对10262

一词的动词形式10262/>4 说上一句, 10262 有关的词,一般

都和宗教活动或者宗教所秉持的律条有关,动词10262/>4

的是将某个著名信徒的名字加上?0/2( 以资表彰,因此汉语

意译为封圣, 如给出对时间之微妙表述@A-:4./-7 A-<

B-7(/2-7"C@@"%)就被10262/>4; 了;现在一般文献提到他

时都是写成?0/2( A-B-7(/24,




参考文献
 
3! 关洪, 一代神话———哥本哈根学派, 武汉:武汉出版社,$%%$

$! D4:94:( E6.;7(4/2, F.077/10. G41’21/17, A;;/762 H I47.4= )-9<

./7’2B 168)02=J21, 3K&%

"! D6..02; L M, N’ O-02(-8 (’6:= 6P G6(/62, F089:/;B4F08<

9:/;B4 Q2R/4:7/(= L:4773KK"

@! ?0/2( A-B-7(/24 关于时间有一段精彩的表述:“I’( (’2 /7

(/84JP 2696;= 07S7 84(’2 J S26+/P J +02( (6 45).0/2 /(J

;62T( S26+,(那么时间到底是什么?如果没人问我,我是清楚

的:但若我试图解释,我就不知道了,




""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
 
)”
 
·招生招聘·

中国科学院物理研究所$%%& 年度人才招聘启事




中国科学院物理研究所是以凝聚态物理研究为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、理论物理等
 
多学科的综合性科研机构, 现将$%%& 年度人才招聘计划公布如下,邀请有物理、化学、材料科学及相关领域技能的人才申请科

研、技术职位,




一、招聘岗位
 
(一)科研人才

从事超导、表面物理、磁学、光学物理、先进材料与结构分析( 电子显微镜)、纳米物理与器件( 真空物理)、极端条件物理、
 

凝聚态理论与材料计算、软物质物理、固态量子信息与计算等学科的科学研究,




(二)技术人才
 
为本所科研人员的物理实验工作提供技术支持,




二、应聘材料
 
3, 个人简历;

$, 发表的代表性论文(复印件);

", 推荐信,




三、联系方式
 
通讯地址:北京海淀区中关村南三街& 号中国科学院物理研究所人事处(邮编:3%%%&%

联系人:周明波;传真:(%3%&$U@K$3&;电话:(%3%&$U@&3UUV80/.>’-89W /)’, 01, 12

·#"!·



物理学咬文嚼字


  1. [PPT]
  2. Sects. 7.10 - Part II,7.11,7.12, & 7.13

  1. www.phys.ttu.edu/~cmyles/Phys4304/Lectures/Lecture39.ppt
  1. In the Hamiltonian Formulation, the generalized coordinate qk & the generalized ... such that in the new coordinate system, ALL coordinates are cyclic!
  2. Duality System In Applied Mechanics And Optimal Control - Page 28 - Google Books Result

    books.google.com/books?isbn=1402078803
    Wanxie Zhong - 2004 - ‎Mathematics
    §1.6.2, Cyclic coordinate and conservation A generalized coordinate q, , which ... dual variables p, , for other generalized coordinates no transformation is made.
    1. [PPT]
    2. Lagrangian and Hamiltonian Dynamics - RHIG - Wayne State ...

    1. rhig.physics.wayne.edu/~pruneau/Courses/PHY6200/.../Chapter7.ppt
    Of all possible paths along which a dynamical system may move from one ... We use the term generalized coordinates to describe any set of coordinates that ...
  3. Chemistry from First Principles - Page 77 - Google Books Result

    books.google.com/books?isbn=140208546X
    Jan C. A. Boeyens - 2008 - ‎Chemistry
    The Hamiltonian equation for ̇qj reduces to ∂H ∂αj = where the ωj are ... As generalized coordinates one can use either Cartesian coordinates: q1 = x, q2 = y, ...
    1. Lagrangian - Wikipedia, the free encyclopedia

    1. en.wikipedia.org/wiki/Lagrangian
    Cyclic coordinates and conservation laws[edit source | edit] ... of that generalized coordinate, since the Lagrangian independence of the coordinate always ...
    1. [PDF]
    2. ( ) to qj , pj ,t

    1. www.astro.uwo.ca/~houde/courses/phy350a/Hamilton.pdf
    In the Hamiltonian formalism the generalized momenta and coordinates are considered independent, so a general coordinate transformation from the qj , pj.
    1. Cyclic coordinates - Encyclopedia of Mathematics

    1. www.encyclopediaofmath.org/index.php/Cyclic_coordinates
    Feb 7, 2011 - Generalized coordinates of a certain physical system that do not occur ... for every cyclic coordinate the integral of motion corresponding to it.
    1. [PDF]
    2. Classical Mechanics and Mathematical

    1. www.b-u.ac.in/sde_book/physics_classic1.pdf
    generalized coordinates, for which all the coordinates are cyclic. So we have to find out ... The function K plays the role of Hamiltonian in the new coordinate set.
    1. [PDF]
    2. On Symmetry and Conserved Quantities in Classical Mechanics

    1. www.trin.cam.ac.uk/butterfield/Papers/FinalBubFest.pdf
    1. by J Butterfield - ‎Cited by 8 - ‎Related articles
    2. idea of cyclic coordinates; and that the Hamiltonian theorem is more ..... So: the generalized momentum conjugate to a cyclic coordinate is a constant of the.
    3. Philosophy and the Foundations of Dynamics - Page 129 - Google Books Result

      books.google.com/books?isbn=0521888190
      Lawrence Sklar - 2012 - ‎Philosophy
      If the generalized coordinate is an angle around some axis, the generalized ... time, the Hamiltonian function H. H is just the sum over all of the coordinates of the ...

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