8.3.1 Poissonklammern - die systematische Suche nach Erhaltungsgröße

Betrachte zwei stetige Funktionen der generalisierten Koordinaten und Impulse und . Die Poissonklammer dieser Funktionen ist definiert durch

   

Im allgemeinen verschwindet die Poissonklammer nicht: man sagt die Funktionen und vertauschen nicht miteinander. Wir werden jedoch sehen, dass die Poissonklammern ein nützliches Instrument sind, um Erhaltungsgrößen eines mechanischen Systems aufzuspüren. Dazu betrachten wir die totale Zeitableitung von

   

woraus sich mit Hilfe der Hamilton'schen Bewegungsgleichungen

 
   

ergibt. Ist nicht explizit zeitabhängig und vertauscht mit , so ist offenbar eine Erhaltungsgröße des Systems, das durch die Hamilton-Funktion beschrieben wird. Insbesondere ist die Hamilton-Funktion selbst eine Erhaltungsgröße, falls sie nicht explizit zeitabhängig ist, da . Man kann zeigen, dass alle Symmetrietransformationen des Systems mit vertauschen und erhält so systematisch die Erhaltungsgrössen des mechanischen Systems. Darüber hinaus gelten die folgenden Aussagen:
(i)
Hamiltons Bewegungsgleichungen
 
 

(ii)
Impulse und Koordinaten

   



M. Keim, H.J. Lüdde