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哈密尔顿动力系统(自治系统)

已有 10464 次阅读 2011-5-19 12:40 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 哈密尔顿

 

       在物理学中,对哈密尔顿动力系统的研究工作是很深入的。一百多年来持续不断。

 

       哈密尔顿动力系统的特点是:速度只是空间位置的函数。

       这是一个常微分方程系统。我国在1960年前后,以复旦大学为代表,在数学上进行过深入的研究工作。

       现代数学中的李导数,外微分,泊松括号,等等,都把哈密尔顿动力系统的研究工作为重要的应用案例。

      

       在国际物理学界,用哈密尔顿动力系统解释广义相对论、量子力学、等是特别热火朝天的一个领域。

       1958-1969年间的高潮性论文发表为标志,用哈密尔顿动力系统来对基础物理理论的研究工作被宣布为“结束”。新的进展被认为是不可能的。

       因而,此后几乎没有深度性论文发表。只不过是对上述阶段性成果的应用而已。

 

       1990年前后,有一批学术专著出版,把未能发表成论文的在1960-1990年间的成果发表了出来。

       以后又是一个安静的时代。

 

       2010年前后,哈密尔顿动力系统再度引人注目,李导数,外微分,泊松括号,等等现代数学工具的改进型纷至沓来,并以稳定性为核心内容。以解释宇宙大爆炸理论。

 

       但是,以来对基础物理理论的研究工作为目标的论文极少发表的局面并没有根本性改变。因而,这类论文多以网络发表形式出现。

 

       这样就形成两大集团:以APS所办期刊为代表的正统集团,和以arXiv为代表的E-print集团。

       APS集团的特点是维护主要以对1970以前工作的应用和“再次证明”为主(论文一般少于10页;而E-print集团则天马行空,论文在几百页的也多有所见,主要以挑战性为主。

       在很大程度上,APS接受arXiv的论文,把它视为对自身出版文献的补充。

      

       但是,arXiv的作者则不吃这APS一套,正在形成自身的特色。在这样一个大背景下,APS的很多作者也把大论文也改为在arXiv上发表。

       目前,arXiv已经成为基础科学理论研究工作发表的主要形式。无法设想,一个认为自身的研究工作很重要的作者会忽视在arXiv上发表论文。

 

       我国科技队伍对arXiv上发表的论文有一种成见:非正式的,未经同行评审的。因而,基本上不关注。我国作者的论文大概所占比率大概为:4%。一般的认为是:在中国物理学报类刊物上登出论文比在arXiv上发表论文重要的多。无视基础科学理论研究工作方面的国际潮流。

       由此可以看出,无论是在理念上还是在产出上,我国的基础科学理论研究工作在国际上没有多大地位。

       无可否认的是,我国的网络出版是绝对自由的。

       以此为出发点去看arXiv则是非常错误的。arXiv的确给部分作者(endorsement)以发表论文的绝对自由,也把其它没有取得发表权的作者的论文发表的决策权赋予他们。但是,追究不象样论文发表责任者的一套办法也使得arXiv的论文质量保持一定的水准。这是arXiv得到成功的原因之一。

       它(arXiv)被国际上的基础科学理论研究工作者认同的主要客观标志是:目前每个月发表的论文量为6000篇左右。

      

       就我个人而言,我把在arXiv上发表作为第一选择。基本上无意发表在APS上,也无意作为专著出版。原因很简单:发表在arXiv上就意味着有最大的读者群。一篇好的论文是不会没有读者群的。

 

       我对哈密尔顿动力系统的研究工作始于1996年,是我的导师陈至达先生建议的。当时,只给出了大概的理论路线。直到20113月,我才确认这个研究工作可以作为一个阶段性结束了。用了三个多月的时间,写成了一篇32页篇幅的论文。

       研究成果表明:在把李导数,外微分,泊松括号视为一阶近似,把陈至达先生建立的几何场理论作为精确形式后,在光速不变概念基础上,对哈密尔顿动力系统的应用能直接给出:狭义相对论,量子力学的能量-频率方程,动量-波数方程,哈博定律,大爆炸解,和测不准原理。也就是说,物理世界的统一性就表现为:哈密尔顿动力系统。

       在完成论文后,我才再次体会到:1958-1969是国际上在基础科学理论研究上的顶峰时期之一。我的工作只不过是是对有关工作的进一步深化。

       我的这篇论文(Xiao Jianhua, Geometrical Field Theory of Hamilton Dynamic System in Rational Mechanics, arXiv.1105.3320 (physics.gen-ph), 1-32, 20112005年发表的四篇理论性论文形成一个呼应关系,标志着一个完整的理论结构。

 

       对陈至达先生的理性力学有兴趣者可由这篇论文体会到变形几何场理论的威力。

 



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