URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика: Дополнительные главы Обложка Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика: Дополнительные главы
Id: 256850
964 р.

Теоретическая физика и астрофизика:
Дополнительные главы. Изд. 4

URSS. 2020. 488 с. ISBN 978-5-9710-7167-9.
Типографская бумага

Аннотация

Книга представляет собой дополнительный курс, посвященный некоторым вопросам теоретической физики и частично теоретической астрофизики. Как это характерно для дополнительных курсов в отличие от систематических, речь идет об изложении лишь отдельных вопросов и методов, которые не находят обычно достаточно подробного освещения в учебниках и учебных пособиях. В данном случае внимание концентрируется в основном на проблематике, в той... (Подробнее)


Оглавление
top
Предисловие к третьему изданию6
Предисловие ко второму изданию7
Предисловие к первому изданию9
Глава 1. Гамильтоновский метод в электродинамике11
Гамильтоновский метод в классической электродинамике в вакууме. Квантование. Фотоны и виртуальные фотоны. Излучает ли равномерно движущийся электрон?
Глава 2. Реакция излучения37
Реакция излучения при поступательном движении заряда. Вращение магнитного момента (наклонного магнитного ротатора)
Глава 3. Равномерно ускоренный заряд46
Излучение и радиационная сила при равномерно ускоренном движении заряда. Релятивистское уравнение движения с учетом реакции излучения. Закон сохранения энергии для заряда и поля
Глава 4. Об излучении при нерелятивистском и релятивистском движении заряда60
Характерные особенности излучения нерелятивистских и релятивистских частиц, движущихся в вакууме. Движение и излучение в ондуляторе. Движение в магнитном поле. Реакция излучения и пределы применимости классической теории. Радиационные (магнитотормозные) потери при движении заряженной частицы в магнитном поле
Глава 5. Синхротронное излучение76
Особенности синхротронного излучения. Некоторые применения теории синхротронного излучения в астрофизике. Границы применимости теории
Глава 6 Электродинамика сплошной среды104
Гамильтоновский метод. Фотоны в среде. Излучение осциллятора в изотропной и анизотропной средах. Черенковское излучение. Эффект Доплера. Ондулятор в среде. Характерные особенности излучения частиц, движущихся в среде. Синхротронное излучение в плазме. Вакуум в сильном электромагнитном поле как двояко-преломляющая среда
Глава 7. Эффекты Вавилова — Черенкова и Доплера134
Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Доплера с квантовой точки зрения. Реакция излучения в среде. Черенковское излучение и поглощение волн в изотропной и магнитоактивной плазме. Черенковское излучение диполей. Магнитные монополи, «истинные» магнитные диполи и принцип перестановочной двойственности. Тороидные диполи. Излучение в каналах и щелях. Применение теоремы взаимности
Глава 8. Переходное излучение и переходное рассеяние170
Природа переходного излучения и переходного рассеяния. Переходное излучение на границе раздела двух сред. Переходное излучение в нестационарной среде. Зона формирования излучения. Энергетический баланс при переходном излучении. Переходное рассеяние
Глава 9. О сверхсветовых источниках излучения210
Кажущиеся и реальные сверхсветовые скорости источников излучения. Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Доплера при движении источников со скоростью, большей скорости света в вакууме
Глава 10. Реабсорбция и перенос излучения226
Реабсорбция и мазерный эффект (усиление волн). Уравнения переноса излучения. Метод коэффициентов Эйнштейна и его применение в случае поляризованного излучения. Реабсорбция и усиление синхротронного излучения в вакууме и при наличии холодной плазмы
Глава 11. Электродинамика сред с пространственной дисперсией247
Об учете пространственной дисперсии. Нормальные волны в анизотропной среде. Некоторые эффекты пространственной дисперсии в кристаллооптике. О поляритонах
Глава 12. Диэлектрическая проницаемость и распространение волн в плазме276
Диэлектрическая проницаемость плазмы (элементарная и кинетическая теория). Распространение волн в однородной изотропной плазме и в однородной магнитоактивной плазме
Глава 13. О тензоре энергии — импульса и силах в макроскопической электродинамике. Энергия и выделяющаяся теплота в диспергирующей поглощающей среде307
О тензоре энергии — импульса в макроскопической электродинамике. Применение законов сохранения энергии и импульса при излучении электромагнитных волн (фотонов) в среде. Силы, действующие на среду. Плотность энергии и выделяющаяся теплота в диспергирующей поглощающей среде. Об инвертированной среде
Глава 14. Флуктуации и вандерваальсовы силы332
Флуктуации в электрическом контуре. Тепловое излучение в среде. Молекулярные (вандерваальсовы) силы между макроскопическими телами. Взаимодействие электронов с полем в полом резонаторе
Глава 15. Рассеяние волн в среде352
Рассеяние электромагнитных волн (света) в среде. Ширина линий в спектре излучения и в спектре рассеянного света. Комбинационное рассеяние света с образованием поляритонов (реальных экситонов). Рассеяние на свободных электронах и в плазме. Переходное рассеяние в плазме
Глава 16. Астрофизика космических лучей379
Вводные замечания. Модели происхождения космических лучей. Общая характеристика проблематики. Ионизационные потери энергии. О пучковой неустойчивости и плазменных эффектах в космических лучах. Уравнения переноса в диффузионном приближении. Упрощения уравнений переноса в случае протонно-ядерной и электронной компонент. Некоторые оценки
Глава 17. Рентгеновская астрономия (некоторые процессы)420
Процессы, приводящие к образованию рентгеновского и гамма-излучения. Определение величин, используемых в рентгеновской и гамма-астрономии. Тормозное рентгеновское излучение нерелятивистского ионизированного газа (плазмы). Тормозное излучение релятивистских электронов и тормозные (радиационные) потери энергии. Рассеяние релятивистских электронов на фотонах (обратный комптон-эффект). Комптоновские потери энергии. О синхротронном рентгеновском излучении. Замечания о сопоставлении теории с наблюдениями
Глава 18. Гамма-астрономия (некоторые процессы)457
Гамма-излучение, генерируемое протонно-ядерной компонентой космических лучей. Пример Магеллановых Облаков и межзвездной среды. Поглощение рентгеновского и гамма-излучения
Список литературы473
Предметный указатель486

Предисловие к третьему изданию
top

Мотивы, побудившие подготовить настоящее (третье) издание книги, совпадают с теми, которые привели к появлению второго издания. Главное — это стремление устранить замеченные неточности (не говоря уже об опечатках) и добавить новый материал. Хотелось хотя бы кратко отразить или упомянуть некоторые результаты или замечания физического характера, привлекшие к себе внимание за последнее время.

Примером может служить вопрос о тороидных дипольных моментах, который даже не упоминается ни в одном известном мне курсе. Разумеется, изменен, в основном дополнен, и список литературы. Это — тяжелая работа, но сделать ее представлялось необходимым. Однако в целом удельный вес дополнений невелик, и книга не только сохранила свой характер, но и не изменилась по своей структуре (так, по сравнению с предыдущим изданием остались неизменными число и названия всех глав).

При подготовке нового издания я смог воспользоваться замечаниями ряда читателей, всем им приношу искреннюю благодарность.

Январь 1986 г.


Предисловие ко второму изданию
top

Новое издание подготовлено по трем причинам.

Во-первых, настоящая книга, хотя и не является учебником или даже официально рекомендованным учебным пособием, предназначена для достаточно широкого круга физиков и астрофизиков, в том числе студентов. Между тем тираж первого издания был невелик и, так или иначе, книга сейчас весьма труднодоступна. Во-вторых, автору стал известен (в частности, в процессе подготовки английского перевода; Пергамон Пресс, 1979) ряд мелких неточностей и опечаток. Их устранение, разумеется, весьма желательно, ибо, как показывает опыт, присутствие даже сравнительно очевидных опечаток сильно препятствует использованию подобных книг. В-третьих, возникло стремление, не нарушая характера изложения, внести в книгу некоторые дополнения (это касается, например, теории переходного излучения и переходного рассеяния).

При подготовке нового издания был, естественно, изменен и частично дополнен список цитированной литературы. Наличие в этом списке значительного числа ссылок на статьи автора объясняется не какими-либо претензиями, а обусловлено причинами, указанными в предисловии к первому изданию. К сожалению, в этом предисловии не было подчеркнуто, что и весь список литературы имеет вспомогательный характер и в значительной мере предназначен только для известной ориентировки. Поэтому иногда цитируются статьи, лишь более или менее случайно попавшие в поле зрения автора, в то время как отсутствуют ссылки на многие пионерские работы, важные последующие исследования, обзоры и даже книги. Расчет, очевидно, ведется на то, чтобы снабдить читателей хотя бы исходной («затравочной») библиографической информацией. Поступить иначе вряд ли возможно, поскольку количество статей по затронутому в книге достаточно широкому кругу вопросов поистине колоссально. В результате сколько-нибудь полно отразить литературные источники в наше время удается, к сожалению, только в обзорных статьях или монографиях, посвященных достаточно узкой проблеме, а также в изданиях библиографического или исторического характера.

И еще одно замечание, которое следовало бы сделать уже в предисловии к первому изданию. Именно, нужно отметить, что последние три главы книги (гл. 16, 17 и 18), посвященные астрофизике высоких энергий, а частично и гл. 5 и 10 по своему стилю несколько отличаются от остальных. Так, в этих главах без вывода приведен, помимо прочего, ряд формул, используемых при астрофизических расчетах, имеется некоторый астрономический материал и т. д. Здесь, однако, нашла отражение лишь та разница, которая существует между теоретической физикой и такой не вполне четко определенной областью, как теоретическая астрофизика. Если бы речь шла об учебнике, о систематическом курсе, то тут действительно возникла бы известная проблема. Но, как нам кажется, для курса типа «дополнительных глав» неоднородность освещаемого материала, а в этой связи и характера изложения, представляется допустимой.

Автор, в заключение, пользуется возможностью поблагодарить всех читателей, сообщивших свои замечания и тем самым оказавших ему большую помощь.

Февраль 1980 г.


Предисловие к первому изданию
top

Существует много курсов теоретической физики, среди которых особенно большой и заслуженной известностью пользуется многотомный курс Л. Д. Ландау и Е.М. Лифшица. Ни в каком курсе нельзя, однако, изложить все вопросы. Кроме того, даже те проблемы, которые рассматриваются, не удается, обычно, осветить с разных сторон. Между тем в зависимости от типа способностей, характера подготовки, наклонностей и т. п. разным людям часто кажутся предпочтительными совсем различные подходы, аргументы, примеры и доказательства.

Единственная возможность удовлетворить имеющиеся потребности состоит, очевидно, в издании разных курсов и в особенности курсов дополнительного характера, посвященных не систематическому изложению предмета, а отдельным вопросам, аспектам и методам. Такие дополнительные курсы принципиально отличаются от систематических в том отношении, что отбор материала здесь в значительной степени не предопределен. То же можно сказать и о стиле и характере изложения, тогда как к систематическим курсам следует предъявлять весьма жесткие требования в отношении краткости, совершенства технических приемов, унификации обозначений и т. п. Настоящая книга представляет собой именно такой дополнительный курс, посвященный некоторым вопросам теоретической физики и астрофизики. Что это за вопросы, ясно уже из оглавления, но в общем можно сказать, что в нем речь идет о проблематике, так или иначе связанной с электродинамикой.

Чтобы не нарушать такую, хотя и не строго выраженную направленность, за пределами книги остался ряд вопросов общей теории относительности и статистической физики, которые, по мнению автора, также должны были бы составить содержание дополнительных курсов аналогичного типа.

В основу изложения положены лекции для студентов кафедры проблем физики и астрофизики Московского физико-технического института. Эти лекции не имели целью заменить какой-либо систематический курс и носили как раз характер «дополнительных глав», но с учетом интересов кафедры и в не меньшей степени интересов и возможностей автора. Речь здесь идет, конечно, не о том, что вопросы, которыми автор когда-либо занимался, важнее или интереснее многих других. Дело просто в том, что, только излагая «близкий по духу» и хорошо знакомый материал, автор мог хотя бы надеяться действительно дополнить другие имеющиеся курсы и монографии, а не заниматься если не их переписыванием, то во всяком случае дублированием.

Что касается характера изложения, то нужно отметить, что речь идет не о записи лекций, а о специально написанном в порядке подготовки к лекциям тексте, в котором довольно широко представлен также материал, мало пригодный и не использовавшийся для самих лекций (т. е. для устного изложения). В этом отношении книга по стилю ближе к монографии или обзорам, что нашло отражение и в наличии довольно большого числа ссылок на литературу. Поскольку среди них имеется немало ссылок на статьи автора, подчеркнем, что это, как и отбор материала, совершенно не связано с какими-либо претензиями, а обусловлено уже отмеченным стремлением касаться лишь хорошо знакомых вопросов, подробнее излагаемых в цитированных статьях; кроме того, целый ряд таких статей непосредственно использовался в тексте.

Отметим, наконец, что книга безусловно не предназначена для людей с математическим уклоном, с которыми нередко отождествляют «чистых» физиков-теоретиков. Исключительно большая роль математики в теоретической физике совершенно несомненна и естественна, но стремление здесь к математической общности и стройности далеко не всегда оправдано — за них приходится платить. Общеизвестен, в частности, тот факт, что большинство новых физических результатов было получено сравнительно простыми способами, а «математизация» осуществлялась лишь на последующих этапах. Во всяком случае, в теоретической физике главное все же физика, а не математика. Поэтому изложение теоретических вопросов с «общефизическим» уклоном по крайней мере столь же допустимо, как и более распространенное в настоящее время стремление к математическому совершенству.

Хотелось бы надеяться на то, что книга окажется полезной студентам старших курсов, а также аспирантам и научным работникам

В заключение пользуюсь возможностью поблагодарить всех, кто прочел рукопись или отдельные ее части и своими замечаниями способствовал улучшению текста.

Июль 1974 г.


Об авторе
top
photoГинзбург Виталий Лазаревич
Выдающийся советский и российский физик-теоретик, доктор физико-математических наук, профессор, академик АН СССР и РАН. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. Лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с А. А. Абрикосовым и Э. Леггетом) за пионерский вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей (2003). Лауреат Государственной премии СССР (1953), Ленинской премии (1966), а также большого числа академических и международных научных премий. Иностранный член Американской национальной академии наук, Лондонского королевского общества, Академии искусств и наук США, Европейской академии и других международных научных обществ. Области научных интересов и исследований: квантовая электродинамика, физика элементарных частиц, теория излучения, оптика (рассеяние света, кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии), теория конденсированных сред, физика плазмы, радиофизика, распространение радиоволн, радиоастрономия, теория относительности, астрофизика и космология, теория космических лучей. Особое значение имеют работы В. Л. Гинзбурга по теории сверхпроводимости и теории сверхтекучести. Награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета», «За заслуги перед Отечеством» I и III степени.