Обложка Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика: Дополнительные главы
Id: 257864
926 руб.

Теоретическая физика и астрофизика:
Дополнительные главы Изд. 4

URSS. 2020. 488 с. ISBN 978-5-9710-7265-2.
  • Твердый переплет

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)или иной мере связанной с микроскопической и макроскопической электродинамикой. Отбор материала определяется при этом преимущественно научными интересами автора.

Рассчитана на студентов старших курсов, аспирантов и научных работников-физиков.


Оглавление
Предисловие к третьему изданию..................... 6
Предисловие ко второму изданию.................... 7
Предисловие к первому изданию..................... 9
Глава 1. Гамильтоновский метод в электродинамике.......... 11
Гамильтоновский метод в классической электродинамике в вакууме. Квантование. Фотоны и виртуальные фотоны. Излучает ли равномерно движущийся электрон?
Глава 2. Реакция излучения..................... 37
Реакция излучения при поступательном движении заряда. Вращение магнитного момента (наклонного магнитного ротатора)
Глава 3. Равномерно ускоренный заряд................ 46
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 заряда............................... 60
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 излучение.................. 76
Особенности синхротронного излучения. Некоторые применения теории синхротронного излучения в астрофизике. Границы применимости теории
Глава 6 Электродинамика сплошной среды.............. 104
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 Доплера......... 134
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 рассеяние....... . 170
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 излучения........... 210
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 излучения.............. 226
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 дисперсией . . . 247
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 плазме 276
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 среде........................... 307
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 силы........... 332
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 среде.................. 352
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 лучей.............. 379
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 литературы............................. 473
Предметный указатель......................... 486

Предисловие к третьему изданию

Мотивы, побудившие подготовить настоящее (третье) из-дание книги, совпадают с теми, которые привели к появле-нию второго издания. Главное — это стремление устранить замеченные неточности (не говоря уже об опечатках) и доба-вить 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 диполь-ных моментах, который даже не упоминается ни в одном из-вестном мне курсе. Разумеется, изменен, в основном допол-нен, 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

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 ас-трофизиков, в том числе студентов. Между тем тираж перво-го 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, изме-нен 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 ори-ентировки. Поэтому иногда цитируются статьи, лишь более или менее случайно попавшие в поле зрения автора, в то вре-мя 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 ин-формацией. Поступить иначе вряд ли возможно, поскольку количество статей по затронутому в книге достаточно широ-кому кругу вопросов поистине колоссально. В результате сколь-ко-нибудь полно отразить литературные источники в наше время удается, к сожалению, только в обзорных статьях или моно-графиях, 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 вмвода приведен, помимо прочего,

ряд формул, используемых при астрофизических расче-тах, 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 астрофизи-ка. 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» не-однородность освещаемого материала, а в этой связи и харак-тера изложения, представляется допустимой.

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

Февраль 1980 г.


Предисловие к первому изданию

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 за-висимости от типа способностей, характера подготовки, на-клонностей и т. п. разным людям часто кажутся предпочти-тельными совсем различные подходы, аргументы, примеры и доказательства.

Единственная возможность удовлетворить имеющиеся потребности состоит, очевидно, в издании разных курсов и в особенности курсов дополнительного характера, посвящен-ных не систематическому изложению предмета, а отдельным вопросам, аспектам и методам. Такие дополнительные курсы принципиально отличаются от систематических в том отно-шении, 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 кратко-сти, совершенства технических приемов, унификации обо-значений 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, ко-торые, по мнению автора, также должны были бы составить содержание дополнительных курсов аналогичного типа.

В основу изложения положены лекции для студентов ка-федры проблем физики и астрофизики Московского физико-технического института. Эти лекции не имели целью заменить какой-либо систематический курс и носили как раз характер «допол-нительных 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. Де-ло просто в том, что, только излагая «близкий по духу» и хо-рошо знакомый материал, автор мог хотя бы надеяться дейст-вительно 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 какимилибо 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 предназначе-на для людей с математическим уклоном, с которыми неред-ко отождествляют «чистых» физиковтеоретиков. Исключи-тельно большая роль математики в теоретической физике со-вершенно несомненна и естественна, но стремление здесь к математической общности и стройности далеко не всегда оп-равдано — за них приходится платить. Общеизвестен, в част-ности, тот факт, что большинство новых физических резуль-татов было получено сравнительно простыми способами, а «математизация» осуществлялась лишь на последующих эта-пах. Во всяком случае, в теоретической физике главное все же физика, а не математика. Поэтому изложение теоретиче-ских 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 полез-ной студентам старших курсов, а также аспирантам и науч-ным 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
Гинзбург 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.