这篇是在果壳问答写的,下面没有整理完,所以列举为为发表。

我们在经典力学中就开始接触作用量了,从经典力学里面的三种表述方法,到量子力学的三种表述方法,作用量现身的频率可谓不低。

那么什么是作用量?

作用量是一个很特殊的量。要理解作用量是什么,需要从最小作用量原理出发,我们甚至应该把作用量定义成满足最小作用量原理的那个量,因为我们没有对作用量的严格定义,知识通过经验或者对称性等等来猜测作用量的,到底是不是真的有用的作用量,需要使用最小作用量原理来验证。

经典力学

经典力学有三种表述方法,分别是 Euler-Lagrange 方程,Hamiltonian 正则方程以及 Hamiltonian-Jacobi 理论。这三种理论中,Euler-Lagrange 方程和 Hamiltonian-Jacobi 理论都需要用到作用量。那么作用量在经典力学中,是什么意思呢?

作用量原理

作用量原理是拉氏形式中最核心的内容。在这里,作用量是拉氏量在时间上的积分, Action_1 也就是说,拉氏量是时间t,广义坐标q(t),广义坐标对时间的导数q’(t) 的函数。但是作用量却只是广义坐标 $q(t)$ 的函数。

我们先不管作用量原理,先看看这个作用量到底是什么意思。在一个保守力系中,拉氏量可以写成动能减去势能

$$L=T-V$$

那么作用量就是

Action_2