Symplectic Techniques in Physics

Author: Victor Guillemin
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 0521389909
Release Date: 1990-05-25
Genre: Mathematics

Symplectic geometry is very useful for clearly and concisely formulating problems in classical physics and also for understanding the link between classical problems and their quantum counterparts. It is thus a subject of interest to both mathematicians and physicists, though they have approached the subject from different view points. This is the first book that attempts to reconcile these approaches. The authors use the uncluttered, coordinate-free approach to symplectic geometry and classical mechanics that has been developed by mathematicians over the course of the last thirty years, but at the same time apply the apparatus to a great number of concrete problems. In the first chapter, the authors provide an elementary introduction to symplectic geometry and explain the key concepts and results in a way accessible to physicists and mathematicians. The remainder of the book is devoted to the detailed analysis and study of the ideas discussed in Chapter 1. Some of the themes emphasized in the book include the pivotal role of completely integrable systems, the importance of symmetries, analogies between classical dynamics and optics, the importance of symplectic tools in classical variational theory, symplectic features of classical field theories, and the principle of general covariance. This work can be used as a textbook for graduate courses, but the depth of coverage and the wealth of information and application means that it will be of continuing interest to, and of lasting significance for mathematicians and mathematically minded physicists.

Mathematische Physik Klassische Mechanik

Author: Andreas Knauf
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662557761
Release Date: 2017-11-07
Genre: Science

Als Grenztheorie der Quantenmechanik besitzt die klassische Dynamik einen großen Formenreichtum – vom gut berechenbaren bis zum chaotischen Verhalten. Ausgehend von interessanten Beispielen wird in dem Band nicht nur eine gelungene Auswahl grundlegender Themen vermittelt, sondern auch der Einstieg in viele aktuelle Forschungsgebiete im Bereich der klassischen Mechanik. Didaktisch geschickt aufgebaut und mit hilfreichen Anhängen versehen, werden lediglich Kenntnisse der Grundvorlesungen in Mathematik vorausgesetzt. Mit über 100 Aufgaben und Lösungen.

Symplectic Fibrations and Multiplicity Diagrams

Author: Victor Guillemin
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 9780521443234
Release Date: 1996-09-28
Genre: Mathematics

Applications of the techniques of symplectic geometry to describe 'symmetry breaking' in quantum physics.

Symplectic Methods in Harmonic Analysis and in Mathematical Physics

Author: Maurice A. de Gosson
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9783764399924
Release Date: 2011-07-30
Genre: Mathematics

The aim of this book is to give a rigorous and complete treatment of various topics from harmonic analysis with a strong emphasis on symplectic invariance properties, which are often ignored or underestimated in the time-frequency literature. The topics that are addressed include (but are not limited to) the theory of the Wigner transform, the uncertainty principle (from the point of view of symplectic topology), Weyl calculus and its symplectic covariance, Shubin’s global theory of pseudo-differential operators, and Feichtinger’s theory of modulation spaces. Several applications to time-frequency analysis and quantum mechanics are given, many of them concurrent with ongoing research. For instance, a non-standard pseudo-differential calculus on phase space where the main role is played by “Bopp operators” (also called “Landau operators” in the literature) is introduced and studied. This calculus is closely related to both the Landau problem and to the deformation quantization theory of Flato and Sternheimer, of which it gives a simple pseudo-differential formulation where Feichtinger’s modulation spaces are key actors. This book is primarily directed towards students or researchers in harmonic analysis (in the broad sense) and towards mathematical physicists working in quantum mechanics. It can also be read with profit by researchers in time-frequency analysis, providing a valuable complement to the existing literature on the topic. A certain familiarity with Fourier analysis (in the broad sense) and introductory functional analysis (e.g. the elementary theory of distributions) is assumed. Otherwise, the book is largely self-contained and includes an extensive list of references.

Differentialgeometrie Topologie und Physik

Author: Mikio Nakahara
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662453001
Release Date: 2015-02-23
Genre: Science

Differentialgeometrie und Topologie sind wichtige Werkzeuge für die Theoretische Physik. Insbesondere finden sie Anwendung in den Gebieten der Astrophysik, der Teilchen- und Festkörperphysik. Das vorliegende beliebte Buch, das nun erstmals ins Deutsche übersetzt wurde, ist eine ideale Einführung für Masterstudenten und Forscher im Bereich der theoretischen und mathematischen Physik. - Im ersten Kapitel bietet das Buch einen Überblick über die Pfadintegralmethode und Eichtheorien. - Kapitel 2 beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen von Abbildungen, Vektorräumen und der Topologie. - Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit fortgeschritteneren Konzepten der Geometrie und Topologie und diskutieren auch deren Anwendungen im Bereich der Flüssigkristalle, bei suprafluidem Helium, in der ART und der bosonischen Stringtheorie. - Daran anschließend findet eine Zusammenführung von Geometrie und Topologie statt: es geht um Faserbündel, characteristische Klassen und Indextheoreme (u.a. in Anwendung auf die supersymmetrische Quantenmechanik). - Die letzten beiden Kapitel widmen sich der spannendsten Anwendung von Geometrie und Topologie in der modernen Physik, nämlich den Eichfeldtheorien und der Analyse der Polakov'schen bosonischen Stringtheorie aus einer gemetrischen Perspektive. Mikio Nakahara studierte an der Universität Kyoto und am King’s in London Physik sowie klassische und Quantengravitationstheorie. Heute ist er Physikprofessor an der Kinki-Universität in Osaka (Japan), wo er u. a. über topologische Quantencomputer forscht. Diese Buch entstand aus einer Vorlesung, die er während Forschungsaufenthalten an der University of Sussex und an der Helsinki University of Sussex gehalten hat.

Klassische Mechanik

Author: Herbert Goldstein
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 9783527662074
Release Date: 2012-04-24
Genre: Science

Der Goldstein gehört zu den Standardwerken für die Vorlesung in Klassischer Mechanik, die Pflichtvorlesung und Teil des Theorie-Lehrplans jedes Physik-Studienganges ist. Für diese aktuelle Ausgabe haben Charles Poole und John Safko die Texte überarbeitet und neueste Themen, Anwendungen und Notationen eingearbeitet und sind damit auf moderne Trends in der Theoretischen Mechanik eingegangen. Neue numerische Übungen verhelfen den Studenten zur Fähigkeit, Computeranwendungen für die Lösung von Physikproblemen zu benutzen. Mathematische Techniken werden detailliert eingeführt, so daß der Text auch für Studenten ohne den entsprechenden Hintergrund der Theoretischen Mechanik verständlich ist.

Vektoranalysis

Author: Ilka Agricola
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783834896728
Release Date: 2010-05-30
Genre: Mathematics

Dieses Lehrbuch eignet sich als Fortsetzungskurs in Analysis nach den Grundvorlesungen im ersten Studienjahr. Die Vektoranalysis ist ein klassisches Teilgebiet der Mathematik mit vielfältigen Anwendungen, zum Beispiel in der Physik. Das Buch führt die Studierenden in die Welt der Differentialformen und Analysis auf Untermannigfaltigkeiten des Rn ein. Teile des Buches können auch sehr gut für Vorlesungen in Differentialgeometrie oder Mathematischer Physik verwendet werden. Der Text enthält viele ausführliche Beispiele mit vollständigem Lösungsweg, die zur Übung hilfreich sind. Zahlreiche Abbildungen veranschaulichen den Text. Am Ende jedes Kapitels befinden sich weitere Übungsaufgaben. In der ersten Auflage erschien das Buch unter dem Titel "Globale Analysis". Der Text wurde an vielen Stellen überarbeitet. Fast alle Bilder wurden neu erstellt. Inhaltliche Ergänzungen wurden u. a. in der Differentialgeometrie sowie der Elektrodynamik vorgenommen.

Symplectic Geometry and Mathematical Physics

Author: Jean-Marie Souriau
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 0817635815
Release Date: 1991-12
Genre: Mathematics

This volume contains the proceedings of the conference "Colloque de Goometrie Symplectique et Physique Mathematique" which was held in Aix-en-Provence (France), June 11-15, 1990, in honor of Jean-Marie Souriau. The conference was one in the series of international meetings of the Seminaire Sud Rhodanien de Goometrie, an organization of geometers and mathematical physicists at the Universities of Avignon, Lyon, Mar seille, and Montpellier. The scientific interests of Souriau, one of the founders of geometric quantization, range from classical mechanics (symplectic geometry) and quantization problems to general relativity and astrophysics. The themes of this conference cover "only" the first two of these four areas. The subjects treated in this volume could be classified in the follow ing way: symplectic and Poisson geometry (Arms-Wilbour, Bloch-Ratiu, Brylinski-Kostant, Cushman-Sjamaar, Dufour, Lichnerowicz, Medina, Ouzilou), classical mechanics (Benenti, Holm-Marsden, Marle) , particles and fields in physics (Garcia Perez-Munoz Masque, Gotay, Montgomery, Ne'eman-Sternberg, Sniatycki) and quantization (Blattner, Huebschmann, Karasev, Rawnsley, Roger, Rosso, Weinstein). However, these subjects are so interrelated that a classification by headings such as "pure differential geometry, applications of Lie groups, constrained systems in physics, etc. ," would have produced a completely different clustering! The list of authors is not quite identical to the list of speakers at the conference. M. Karasev was invited but unable to attend; C. Itzykson and M. Vergne spoke on work which is represented here only by the title of Itzykson's talk (Surfaces triangulees et integration matricielle) and a summary of Vergne's talk.

Symplectic Geometric Algorithms for Hamiltonian Systems

Author: Kang Feng
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9783642017773
Release Date: 2010-10-18
Genre: Mathematics

"Symplectic Geometric Algorithms for Hamiltonian Systems" will be useful not only for numerical analysts, but also for those in theoretical physics, computational chemistry, celestial mechanics, etc. The book generalizes and develops the generating function and Hamilton-Jacobi equation theory from the perspective of the symplectic geometry and symplectic algebra. It will be a useful resource for engineers and scientists in the fields of quantum theory, astrophysics, atomic and molecular dynamics, climate prediction, oil exploration, etc. Therefore a systematic research and development of numerical methodology for Hamiltonian systems is well motivated. Were it successful, it would imply wide-ranging applications.

Tensoranalysis

Author: Heinz Schade
Publisher: Walter de Gruyter
ISBN: 9783110213218
Release Date: 2009-02-26
Genre: Science

Dieses Lehrbuch stellt eine umfassende und leicht verständliche Einführung in die Tensoranalysis dar, die hier als Oberbegriff von klassischer Tensoranalysis und Tensoralgebra zu verstehen ist und die in vielen Anwendungen der Physik und der Ingenieurwissenschaften benötigt wird. Es vermittelt die nötigen algebraischen Hilfsmittel und enthält zahlreiche Übungsaufgaben mit Lösungen, so dass es sich auch für ein Selbststudium eignet.

An Introduction to Symplectic Geometry

Author: Rolf Berndt
Publisher: American Mathematical Soc.
ISBN: 0821820567
Release Date: 2001
Genre: Mathematics

Starts with the basics of the geometry of symplectic vector spaces. Then, symplectic manifolds are defined and explored. In addition to the essential classic results, such as Darboux's theorem, more recent results and ideas are also included here, such as symplectic capacity and pseudoholomorphic curves. These ideas have revolutionized the subject. The main examples of symplectic manifolds are given, including the cotangent bundle, Kahler manifolds, and coadjoint orbits.Further principal ideas are carefully examined, such as Hamiltonian vector fields, the Poisson bracket, and connections with contact manifolds. Berndt describes some of the close connections between symplectic geometry and mathematical physics in the last two chapters of the book. In particular, the moment map is defined and explored, both mathematically and in its relation to physics. He also introduces symplectic reduction, which is an important tool for reducing the number of variables in a physical system and for constructing new symplectic manifolds from old. The final chapter is on quantization, which uses symplectic methods to take classical mechanics to quantum mechanics.This section includes a discussion of the Heisenberg group and the Weil (or metaplectic) representation of the symplectic group. Several appendices provide background material on vector bundles, on cohomology, and on Lie groups and Lie algebras and their representations.