2. Вычисление объемов в фазовом пространстве.
Конечный объем
-мерного фазового пространства можно вычислить в прямоугольной системе координат но формуле:
Введя
криволинейных координат
мы получим уравнения
т. е.
Построим элементарный параллелепипед из
элементарных векторов, направления которых совпадают с новыми координатными линиями
Составляющие этих векторов по направлению
равны:
Объем элементарного параллелепипеда равен определителю:
где
представляет собой функциональный определитель переменных по переменным
Поэтому
или, вводя элемент объема
Введем теперь такие переменные
чтобы в
-мерном пространстве § 7, (3), заполненном фазовыми кривыми, величины
были постоянны, так что каждая точка определяется системой значений
Для этой дели положим:
или, — если решить эти уравнения относительно
что по предположению можно сделать однозначно:
Отсюда следует по (10), что
На основании свойств функционального определйтеля из (14) и (12) следует, что
Таким образом, для элемента объема (11а) мы получим:
Если исходить из линейного элемента, выраженного в новых координатах, то мы сможем эти формулы написать так, чтобы они не зависели от старых координат
Как известно, длина
линейного элемента
определяется равенством:
которое для произвольных координат
можно, на основании (8), написать в виде
Если коэффициенты при
обозначить через
т. е. положить:
то мы получим:
По теореме умножения определителей из (10), (11) и (19) следует:
где
есть определитель, составленный из
Поэтому мы можем написать формулу (11а) для элемента объема в следующем виде:
Пусть в
-мерном фазовом пространстве задано
-мерное, вообще говоря, "искривленное" подпространство при помощи следующих уравнений:
точно так же, как в трехмерном пространстве х, у, z двухмерная поверхность определяется тем, что величины
задаются как функции двух "гауссовых переменных" (это соответствует случаю
Тогда линейный элемент в этом подпространстве имеет вид:
где величины
определяются уравнениями (19) и (23). Можно показать, что элементы объема
области
в этом подпространстве определяются аналогично (22) формулой:
где
представляет собою
-мерный определитель, составленный из коэффициентов
входящих в (24).
Вычислим теперь
для случая, когда
-мерное подпространство (23) совпадает с
-мерным пространством, определенным
однозначными интегралами § 7, (3) с постоянными
и "заполненным" соответствующими траекториями. Для этого введем по уравнению (13) координату
и положим
для
Тогда уравнения:
примут требуемый вид (23) и в силу (12) будут описывать требуемое нространство. Так как на основании (26)
то из (24) следует, что
где