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在牛顿引力场中,粒子运动的拉格朗日量为:

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其中
—粒子速度,
—牛顿引力势
粒子运动方程由最小作用量原理
决定:






因此有:
即:
,这是牛顿引力场中的粒子运动方程。
考虑在牛顿引力场中无压理想流体的运动,则拉格朗日量变为:

其中:
—流体质量密度,
—体积元。
牛顿引力场本身的拉格朗日量为:

同时考虑引力场和无压理想流体,其总拉格朗日量为:

为了得到引力场的运动方程,只对
取变分我们有:





,其中
-包围体积V的边界

因此有引力场运动方程
。
这样,我们有包含引力场和无压理想流体的总拉格朗日密度为:

按照分析力学原理,我们有守恒量---哈密顿量(其中:
)为:

其中
代表理想流体与引力场的相互作用能,可以将它归为理想流体的能量,也可以把它归为引力场的能量,我们现在把它归为引力场的能量,这时需要从引力场运动方程解出:
,代入上式得:


其中:
为包围体积V边界。体积V是全空间。
一般我们考虑有限区域的理想流体和引力场的情况,这时边界是无限远处,无限远处的边界条件是
,
,其积
,因此
.考虑到有限区域的理想流体和引力场以及边界条件,我们有:

在分析力学中我们称哈密顿量为能量,因此又可写为:

哈密顿量是守恒量即
也即
。
从上面的结果我们看到:
代表理想流体的动能密度
,
代表引力能密度
,这时我们看到总能量密度是
,引力能贡献的是负能。当然,如果将相互作用能归为理想流体的能量,则引力能贡献的是正能,数值仍然是
。
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