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循环和守恒定律

当状态空间被分解为多个循环时,系统会保持在它初始所处的循环中。每个循环有自身的动力学定律,但因为它们描述的是同一个动力学系统,所以它们都是同一个状态空间的组成部分。让我们来看一个具有三个循环的系统,如图1-14所示,状态1和2自成循环,状态3和4共同构成一个循环。

图1-14 将状态空间分解为多个循环

当一个动力学定律将状态空间分解为多个循环时,都会有一个记忆用来储存系统的初始循环位置。这样的记忆被称作守恒定律(conservation law),它告诉我们有些东西一直保持不变。为了使守恒定律数量化,我们给每个循环赋予一个数值,并用 Q 表示。在图1-15所展示的例子中,三个状态分别赋值 Q =+1、 Q =−1和 Q =0。由于动力学定律不允许系统跳出任何循环,所以无论 Q 取值多少,它都将保持不变。简单地说就是, Q 是守恒的。

图1-15 给每个循环赋予特定的守恒值

在后面的章节中,我们将会讨论连续运动问题,其中时间和状态空间都是连续的。之前我们讨论的简单离散系统都与更加真实的系统有相似之处,不过我们需要几个章节的铺垫来弄清楚它们有着什么样的联系。 72TS5OuTdBUQQ4vpZpZ2gLbMxdTJbxhUtdrfT8n90MNHz7mJvmbs3wDFduYX1m4B

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