¿Qué quieres decir con variables canónicamente conjugadas (en física)?

De acuerdo con Wikipedia,

Las variables conjugadas son pares de variables definidas matemáticamente de tal manera que se convierten en duales de transformada de Fourier, o más generalmente están relacionadas a través de la dualidad de Pontryagin. Las relaciones de dualidad conducen naturalmente a una relación de incertidumbre, en física llamada principio de incertidumbre de Heisenberg, entre ellas. En términos matemáticos, las variables conjugadas son parte de una base simpléctica, y la relación de incertidumbre corresponde a la forma simpléctica.

¿Qué significa esto realmente?

En física aparecen tanto en mecánica clásica como cuántica.
Veamos cómo surgen.

Bueno, para predecir completamente el futuro de un sistema clásico, necesitamos las posiciones y velocidades de las partículas en t = 0. Una forma más simple es trabajar con el impulso directamente en lugar de las velocidades porque la masa puede cambiar. Como por sí mismo, en la mecánica clásica, las variables conjugadas son solo variables independientes. Realmente no se afectan entre sí.

Sin embargo, en la mecánica cuántica, comienzan a interactuar, lo que lleva a las relaciones de incertidumbre de Heisenberg que existen solo para las variables conjugadas.

Hay ciertos pares de variables en física que tienen ciertas conexiones asociadas con ellos. Por conexión no me refiero a una dependencia funcional.

Consideremos la formulación de mecánica de Hamilton donde en, (q, p) son coordenadas generalizadas y momentos.

Están conectados por lo que se llama el soporte de Poisson (esta estructura surge debido a la forma de las ecuaciones de Hamilton),

{q, p} = 1

Esta conexión se entiende si se habla de q es un proceso cíclico. En ese caso, p es una constante de movimiento.

Al hacer una transformación canónica, uno puede intercambiar los roles de q y p, lo que lleva a la conclusión de que uno de ellos es cíclico conduce a la conservación del otro.

Además, en mecánica cuántica se habla del espacio de posición y el espacio de momento, y una transformada de Fourier que conecta los dos. Este es un ejemplo de conjugación canónica. Una transformación de Fourier conecta una variable a su conjugado canónico y, según el teorema de Plancherel, la transformación inversa los conecta de nuevo. El tiempo y la energía también se conjugan.

Esta conjugación también se refleja en el principio de incertidumbre en el que hablamos de los principios de incertidumbre posición-momento y tiempo-energía.

En Mecánica clásica en la formulación hamiltoniana, se dice que dos variables [matemáticas] p [/ matemáticas] y [matemáticas] q [/ matemáticas] se conjugan entre sí si, para el sistema hamiltoniano [matemáticas] H, [/ matemáticas]

[matemáticas] \ dot {q} = \ frac {\ partial H} {\ partial p} [/ math]

[matemáticas] \ dot {p} = – \ frac {\ partial H} {\ partial q} [/ math]

Aquí, q es una coordenada generalizada y p se llama su momento conjugado correspondiente.

Es importante tener en cuenta que las p y q se pueden convertir entre sí mediante una transformación canónica si se conjugan.

Es la herramienta matemática asociada con el análisis de números imaginarios.

En electrónica, los instructores y condensadores tienen una impedancia que es una cantidad imaginaria, el docent existe en la práctica. Es aparente solo cuando la corriente alterna fluye a través del inductor y el capacitor. Por lo tanto, es una cantidad imaginaria, y representa con “j” el término j es un operador del sistema de números imaginario.

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