Теоретические основы физики. Изд. 2-ое, доп. и перераб

Аннотация

В данной книге в компактной форме представлена структура теоретических основ физики с указанием пределов применимости, изъянов и других особенностей исходных положений и уравнений. Книга может служить справочником для исследователей и кратким учебником для студентов. Математическая строгость сочетается с подробным комментарием, изложенным в доступной форме, поэтому книга может быть полезной и для более широкого круга читателей, желающих увидеть физическую картину мира с высоты «птичьего полета» и разобраться с возможностями тех или иных теоретических направлений.

От автора
Хотите ли вы понять:
1. каков смысл законов Ньютона;
2. что такое время и как его можно определить;
3. как и при каких условиях некоторые важные для практики соотношения (уравнение Навье-Стокса; законы Ома, Гука, Ампера и др.; формулы для генераторов тока и электродвигателей; и т. д.) получаются из теоретических основ физики;
4. как уравнения Дирака записываются через наблюдаемые величины (квадратичные формы);
5. каковы принципы и методы формулировки основ теории элементарных частиц.
Все это (и многое другое) вы найдете в книге «Теоретические основы физики».
Никаких отсылок — все, что используется, определяется в самой книге на «человеческом» (понятном) языке.

Содержание

Читателю этой книги
Предисловие
Введение
Глава 1. Механика
1. Основные понятия
2. Законы Ньютона
3. Лагранжев формализм
4. Классификация сил
5. Метод Гамильтона
6. Движение твердого тела
7. Колебания
Приложение 1. Системы отсчета в 3-мерном пространстве
Приложение 2. Взаимодействие двух тел. Сечение рассеяния
Приложение 3. Одномерные линейные колебания

Глава 2. Основы статистической теории
1. Статистическое описание динамических систем
2. Функция распределения динамических переменных
3. Кинетические уравнения
3.1. Уравнение самосогласованного поля
3.2. Газокинетическое уравнение
Приложение. Вывод газокинетического уравнения

Глава 3. Термодинамика равновесных состояний
1. Равновесное состояние
2. Термодинамические параметры
3. Процессы теплообмена и термодинамические потенциалы
3.1. Виды термодинамических процессов
3.2. Термодинамические потенциалы
4. Распределения Гиббса
5. Реальный газ

Глава 4. Сплошные среды
1. Фазовые переходы
2. Микродинамика сплошных сред
3. Макроскопические процессы
4. Макродинамические уравнения
4.1. Течения
4.2. Звуковые волны
4.3. Стационарные деформации
Приложение. Вывод макродинамических уравнений

Глава 5. Специальная теория относительности
1. Понятие времени
2. Аксиоматизация причинно-следственных отношений
3. Временные и пространственные прямые
4. Координатное представление
5. Релятивистская механика
5.1. Действие, энергия и импульс тела
5.2. Преобразование координат
5.3. Тензоры и уравнения движения

Глава 6. Электродинамика в вакууме
1. Характеристики зарядов и полей
2. Уравнения динамики полей и движения зарядов
3. Электродинамика в релятивистски-инвариантной форме
3.1. Тензорное представление
3.2. Функция действия
3.3. Тензор энергии-импульса и инварианты поля
4. Представление решений уравнений поля
5. Электромагнитные волны
Приложение 1. Движение заряда в поле
1. Электрическое поле
2. Кулоновское поле
3. Постоянное и однородное электромагнитное поле
4. Движение в поле плоской волны
Приложение 2. Излучение электромагнитных волн

Глава 7. Электродинамика в средах
1. Исходная модель
2. Электрический ток
2.1. Проводники и диэлектрики
2.2. Характеристики цепей электрического тока. Закон Ома
3. Поля в средах
3.1. Электрическое поле
3.2. Магнитное поле
4. Цепи переменного электрического тока
5. Магнитное поле и взаимодействие токов
5.1. Поле линейных токов
5.2. Взаимодействие токов
6. Электромагнитные волны в веществе
7. Оптика
7.1. Геометрическая оптика
7.2. Волновая оптика
Приложение 1. Действие поля на диполи и токи
1. Электрический диполь
2. Круговые токи в магнитном поле
3. Вращение контура с током
4. Электромагнитная индукция
Приложение 2. Поля зарядов и токов
1. Поле диполей
2. Магнитное поле токов
3. Поле соленоида
Приложение 3. Взаимодействие токов

Глава 8. Общая теория относительности
1. Исходные положения
2. Множество событий в ПВ с учетом гравитации
3. Движение тел и уравнения электродинамики в ОТО
3.1. Тензоры и ковариантная производная
3.2. Геодезические линии и уравнения электродинамики
4. Тензор кривизны
5. Уравнения Эйнштейна
6. Решение уравнений Эйнштейна
6.1. Нерелятивистское приближение
6.2. Центрально-симметричное поле
6.3. Однородная и изотропная Вселенная

Глава 9. Квантовая механика
1. Микромир и классическая физика
2. Волновая функция и физические величины
3. Уравнение Шредингера
4. Анализ уравнения Шредингера для стационарных моделей
5. Упругое рассеяние частиц
6. Методы теории возмущений.
Приложение 1. Некоторые решения уравнения Шредингера
Приложение 2. Асимптотики волновых функций

Глава 10. Релятивистская квантовая механика
1. Волновая функция и операторы в релятивистской теории
2. Релятивистски-инвариантные уравнения квантовой механики
3. Анализ уравнения Дирака в общем случае
4. Уравнение Дирака в стационарных моделях. Кулоновский потенциал
5. Уравнение Паули
Приложение 1. Квадратичные формы спинорного поля и уравнения для них
Приложение 2. Уравнение Дирака в центрально-симметричном поле

Глава 11. Теория квантованных полей
1. Постановка задачи
2. Классическая теория полей
2.1. Лагранжев формализм и инварианты свободных полей
2.2. Разложение функций поля по плоским волнам
2.3. Взаимодействие полей
3. Принципы квантования полей
3.1. Перестановочные соотношения
3.2. Нормальные произведения
4. Матрица рассеяния
4.1. Уравнение для амплитуды состояния и S-матрица
4.2. Матричные элементы и вероятности переходов
4.3. Диаграммы Фейнмана в квантовой электродинамике
Приложение. Причинные функции и структура матричного элемента

Глава 12. Квантовая статистика
1. Квантовый статистический ансамбль
2. Статистика равновесных систем
Приложение. Представление волновых полей осцилляторами

Глава 13. Основы теории элементарных частиц
1. Фундаментальные взаимодействия и классификация частиц
2. Локальные преобразования и калибровочные поля
3. Принципы построения лагранжианов свободных частиц
4. Слабое взаимодействие
5. Сильное взаимодействие
Приложение. Группы, их классификация и представления
1. Классификация групп
2. Представления групп

Заключение
Список постоянных обозначений и сокращений
Рекомендуемая литература
Перечень ста фундаментальных экспериментов, на которые опирается современная физика
Предметный указатель