¿Por qué es importante la simplicidad en la dinámica hamiltoniana?

Sin entrar en detalles técnicos que se describen mejor en los libros de texto que cualquier cosa que pueda producir aquí en forma de una respuesta breve, puedo pensar en al menos tres aspectos de la naturaleza simpléctica de la dinámica hamiltoniana que son importantes:

1) El soporte de Poisson está intrínsecamente conectado con las ecuaciones de movimiento de Hamilton, e implícitamente, con el principio lagrangiano de acción mínima;

2) La existencia de un elemento de volumen invariante en el espacio de fase tiene implicaciones de amplio alcance en áreas más allá de la mecánica clásica, incluyendo, por ejemplo, física estadística;

3) El soporte de Poisson está intrínsecamente conectado con los conmutadores de la física cuántica, proporcionando una conexión muy directa entre el formalismo clásico y el cuántico (con la física cuántica emergente cuando atribuimos importancia física a estados mixtos, que no tienen equivalentes clásicos).

Una vez más, se han escrito libros de texto completos sobre cada uno de estos puntos, por lo que no creo que pueda darles la justicia adecuada (lo intenté, pero descarté mi proyecto de esfuerzo, ya que no estuvo a la altura de mis propias expectativas).

Si bien no tengo la experiencia necesaria para dar una justificación matemática adecuada de por qué la simplicidad o la existencia de un elemento de volumen invariante en el espacio de fase es importante en la dinámica hamiltoniana, puedo darle un ejemplo en el que se utilizan integradores simplécticos en lugar de otros esquemas de resolviendo una ecuación diferencial ordinaria.

Tome la dinámica molecular donde las ecuaciones de movimiento de Newton se resuelven para partículas en una caja de simulación. En ausencia de baños de calor y fuerzas externas, se conserva la energía del sistema. Se requieren integradores adecuados que aseguren que la trayectoria o transformación sea canónica. La integración de Velocity Verlet es una de ellas. No utiliza los métodos originales de Runge-Kutta (RK4) ya que no son simplécticos.