Parênteses de Poisson

Definição

Os Parênteses de Poisson são uma operação matemática usada em mecânica clássica e teoria dos sistemas dinâmicos para descrever a evolução temporal de uma função que depende de variáveis dinâmicas (posição e momento). Eles são definidos como:

$\{f,g\}=\sum _{i}\left({\frac {\partial f}{\partial q_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial p_{i}}}-{\frac {\partial f}{\partial p_{i}}}{\frac {\partial g}{\partial q_{i}}}\right)$

Onde $f$ e $g$ são funções de coordenadas generalizadas $q_{i}$ e seus momentos conjugados $p_{i}$.

Propriedades algébricas

Os colchetes de Poisson possuem as seguintes propriedades:

• P1

$\left[q_{i},p_{j}\right]=\delta _{ij}$;

• P2

$\left[q_{i},q_{j}\right]=0$;

• P3

$\left[p_{i},p_{j}\right]=0$;

• P4

$\left[u,u\right]=0$;

• P5

Anticomutatividade: $\left[u,v\right]=-\left[v,u\right]$;

• P6

Linearidade (a e b constantes): $\left[au+bv,w\right]=a\left[u,w\right]+b\left[v,w\right]$;

• P7

Regra da cadeia: $\left[uv,w\right]=\left[u,w\right]v+u\left[v,w\right]$;

• P8

Identidade de Jacobi: $\left[u,\left[v,w\right]\right]+\left[v,\left[w,u\right]\right]+\left[w,\left[u,v\right]\right]=0$.

Equações de Hamilton

Artigo principal: equações de Hamilton.

As equações de Hamilton são geralmente escritas como segue:

${\dot {p}}=-{\frac {\partial {\mathcal {H}}}{\partial q}}$

${\dot {q}}=~~{\frac {\partial {\mathcal {H}}}{\partial p}}$

Essas equações podem ser escritas com o uso dos colchetes de Poisson:

${\frac {dq}{dt}}=\left[q,{\mathcal {H}}\right]\qquad \qquad \qquad {\frac {dp}{dt}}=\left[p,{\mathcal {H}}\right]$,

com ${\mathcal {H}}$ representando o hamiltoniano

Além disso, a função $u$ de q_i, p_i e t possui derivada temporal dada pela seguinte relação:

${\frac {du}{dt}}=\left[u,{\mathcal {H}}\right]+{\frac {\partial u}{\partial t}}$.