В основу монографии положены лекции, которые были прочитаны автором студентам 5-го курса Московского физико-технического института и сотрудникамхкафедры|А. В. Квасникова| Московского авиационного института им. С. Орджоникидзе. Лекции существенно дополнены и переработаны, так что каждую главу книги, первоначально соответствовавшую одной лекции, вряд ли можно изложить за два-три академических часа. Во всяком случае, автору это не удается. Однако текст сохранил отпечаток формы лекций, прежде всего в манере изложения, предполагающей более живое общение с читателем. Автор старался, чтобы такое отступление от академического языка не шло во вред строгости изложения. Частичное сохрание формы лекций подчеркивает также тот факт, что изложение не претендует на полноту, и выбор тем для лекций в некоторой степени произволен.
Книга целиком посвящена равновесной статистической механике плазмы — как классической, так и квантовой. Вопросы феноменологической теории плазмы почти не затрагиваются. Неравновесная термодинамика плазмы также не рассматривается, ибо это могло бы увести нас слишком далеко и увеличить объем книги *. Монография задумана как дополнение к курсу статистической физики, посвященное в основном рассмотрению систем многих частиц с кулоновским взаимодействием.
К сожалению, как в отечественных, так и в зарубежных изданиях нет ни одной подобной книги по статистической физике плазмы. Это и плохо, и хорошо. Плохо потому, что автору часто приходится прибегать к собственным соображениям. Хорошо же потому, что автора труднее ругать в этом случае, поскольку
Нет ЭТЯ.ттлня л па рпяннрниа
В монографии сравнительно небольшого объема нет наден ды хотя бы кратко отметить всех авторов оригинальных рабочей труд так или иначе сказался на изложении предмета. Книг написана преимущественно на основе работ физиков-теоретико Института атомной энергии им. И. В. Курчатова. Среди них хс чется выделить работы сотрудников М. А. Леонтовича, А. А. В< денова, | Д. А. Франк-Каменецкого [, В. И. Когана, а такж А. И. Ларкина. Если здесь не названы другие авторы,, мног сделавшие для развития термодинамики плазмы, то это отнюд; не потому, что об их работах не следует говорить. Это обстоя тельство нужно отнести к недостаткам автора, который знае чужие работы хуже, чем свои или особенно ему близкие. Кром< того, основные работы, имеющие отношение к теме, перечислень в библиографии, помещенной в конце каждой главы.
Необходимо отметить также, что человечество начало думат! над излагаемыми здесь вопросами уже достаточно давно. В ча стности, по этой причине не обойтись без упоминания таки> имен, как Э. Ферми, В. Паули, де Бройль, Больцман, Дебай Л. Д. Ландау, Н. Н. Боголюбов, Ф. Дайсон и др.
Автор старался насколько возможно избегать сложных математических выкладок. В связи с этим приложения, помещенные в конце книги, имеет смысл просматривать. Количество формул в каждой главе не выражается трехзначным числом, и вместе с тем строгость изложения удовлетворяет критериям физика. Мне хочется привести здесь слова Эрвина Маделунга, точку зрения которого разделяют многие физики: «Книга по физике не может вызвать одобрение математиков. Они порицают непринужденное обращение с тем, что они рассматривают как свое священное достояние. Однако многое из того, что им пред-; ставляется важным и интересным, для нас, физиков, не имеет большого значения. Мы не можем оснащать машину/ которая; должна нам служить, чрезмерно большим количеством предо-,: хранительных устройств и окружать ее предостерегающими1 надписями, не причиняя себе тем самым чувствительных неудобств».
Книга отнюдь не является полностью методологической, хотя методам решения отдельных задач уделяется большое внимание. Автор стремился прежде всего к получению конкретных результатов. Если при этом один и тот же результат получается с помощью разных методов, то это делается преимущественно для более четкого понимания физического смысла результата. Быть может, книга представляет и другой, формальный, интерес, а именно, изложение демонстрирует многообразие методов теоретической физики, которые легко освоить или использовать в | других областях, изучая их приложение к физике плазмы. •'
К сожалению, можно констатировать, что к настоящему вре-1 мени нет сколько-нибудь законченной теории в рассматривав-1
мой здесь области физики. Теория плотной плазмы, если и существует, то лишь по не вполне проверенным слухам. В связи с этим в книге излагаются не только известные результаты, но ставятся проблемы, которые ждут своего разрешения.' Поэтому автор искренне надеется, что предлагаемая книга, помимо справедливых нареканий за огрехи и промахи, вызовет интерес и в какой-то мере будет стимулировать развитие работ в этом направлении, особенно по теории плотной плазмы. * В этой области необходим контакт физиков-теоретиков и экспериментаторов, ибо почти полное отсутствие экспериментальных результатов по термодинамике плотной плазмы сильно тормозит развитие теории. В связи с этим в монографии предлагается ряд методов диагностики плотной плазмы.
Автор глубоко признателен физикам-теоретикам Института атомной энергии им. И. В. Курчатова за полезные замечания, особенно В. И. Когану и [Д. А. Франк-Каменецкому[,просмотрев-шим рукопись и высказавшим полезные советы. Хотелось бы поблагодарить также С. М. Борцайкина, И. И. Соколовского, Т. И. Черепкову за помощь при подготовке книги к печати.
Л. КУДРИН
СОДЕРЖАНИЕ
Ют автора............х..... 3
Глава первая. Основные определения ......... 6
J1. Классификация плазмы............. 6
2. Степень упорядоченности плазмы......... 13
'Список литературы.............. 17
Глава вторая. Частично ионизованная плазма. Заряженная компонента..................18
§ 3. Почти идеальная классическая плазма (элементарное рассмотрение) ................. 18
§ 4. Связь термодинамических функций с корреляционными функциями в плазме.............. 22
§ 5. Метод коллективных координат......... 32
Список литературы.............. 49
Глава третья. Введение в диаграммную технику .... 50
§ 6. Метод групповых интегралов Майера ........ 50
§ 7. О диаграммном методе в термодинамике плазмы. Аналогия с диаграммами Фейнмана............. 61
•Список литературы............... 76
Глава четвертая. Нейтральная компонента плазмы .... 77
§ 8. Ограничение, статистической суммы......... 77
~§ 9. Ионизационное равновесие и уравнение состояния частично ионизованной дебаевской плазмы.......... 90
Список литературы.............. ""
Глава пятая. Внутриплазменное поле.......99
§ 10. Распределение внутриплазменного электрического поля . • "•? § 11. О ширине спектральных линий атомов и ионов в плазме . |'!)
Список литературы ..............'^
Глава шестая. Сдвиг энергетических уровней и уравнение со-стояния слабо нёидеальной плазмы..........IJ
132 § 12. Сдвиг энергетических уровней.........' 143
§ 13. Двухчастичная функция Грина и уравнение состояния плазмы • ',. •Список литературы..............
494
Глава седьмая. Вычисление термодинамических функций слабо
неидеальной плазмы.............. 15S
§ 14. Термодинамические функции низкотемпературной плазмы . . 155 § 15. Метод квантовых групповых .интегралов Монтролла и Уорда
и уравнение состояния плазмы......... 160-
§ 16. Квантовые функции корреляции и уравнение состояния плазмы 186
Список литературы.............. 194
Глава восьмая. Введение в термодинамику плотной плазмы . 195
§ 17. Умеренно плотная классическая плазма....... 195
§ 18. Классическая плотная плазма.......... 208:
Список литературы.............. 216*
Глава девятая. Электронный газ и электронная жидкость . . 217
§ 19. Общие замечания............. 217"
§ 20. Электронный газ Зоммерфельда......... 219
§ 21. Попытка улучшения модели вырожденного электронного газа . 226
§ 22. Электронный кристалл Вигнера ......... 245
§ 23. Электронный газ высокой плотности. Метод Гелл-Мана и Бракнера 253-§ 24. Энергия основного состояния электронного газа в приближении
хаотических фаз (RPA)........... 266
§ 25. Теория ферми-жидкости Ландау и электронная жидкость в металлах ................ 272
Список литературы.............. 278.
Глава десятая. Задача многих тел и электронная жидкость . 279-
§ 26. О проблеме многих тел без малого параметра : . . . . 279
§ 27. Методы получения оценок для энергии системы в задачах с малым числом частиц. Трудности обобщения на случай N-^-oo . . 281
§ 28. Электронный газ в периодическом внешнем поле. Определение и
свойства ячеистого базиса .......... 286
§ 29. Верхняя и нижняя оценки для энергии основного состояния большой системы.............. 295
Список литературы . ,............ 303-
Глава одиннадцатая. Об устойчивости кулоновских систем в
проблеме многих тел.............. 304
§ 30. Проблема устойчивости системы точечных заряженных частиц
и оценки для энергии системы.......... 304
§ 31. Термодинамическая устойчивость плазмы...... 310
Список литературы.............. 323=
Глава двенадцатая. Об экспериментальном исследовании неидеальности плазмы............... 324
§ 32. О диагностике плотной плазмы с помощью резонансного рассеяния Y'KBaHTOB............... 324
§ 33. Уравнение состояния и электропроводность металлического пара 334
Список литературы.............. 344
Глава тринадцатая. О численных методах в термодинамике плазмы..................345
§ 34. Общие замечания............. 345
§ 35. Метод Монте-Карло в статистической физике..... 347
§ 36. Численные методы в статистической физике плазмы .... 356
Список литературы.............. 373*
49-J
Глава четырнадцатая. Вариационные методы в статнстиче- ^
-ской физике..............
§ 37 Общие замечания о теории возмущений я вариационных методах ^
..§ 38 1аЙЛиоМне„ь^ОГИпХршщип для' статистической суммы. Вариацио^ ^
§ 39. ^Ь;\веГвТПдляБГобЮобд°„Вой энергии многочастичных кулоновских ^
систем............ . 397
Список литературы.............
Глава пятнадцатая. Метод Томаса - Ферми в термодинамике ^
различных систем..........
§ 40. Статистическая модель и разреженная система атомов . . . 1 41 Статистическая модель сильно сжатой системы атомов . . -
§ 42! О статистической теории плазмы и жидких металлов . . . «»
Список литературы.............
Глава шестнадцатая. О возможных моделях плотной плазмы 428
§ 43. О термодинамике плотной плазмы....... 446
§ 44. К теории плазмы твердых тел.......• ' 458
Список литературы..........' ' ' .'460
ПРИЛОЖИ I/ Таблица 'потенциалов 'ионизации атомов . . . . 464
Ппиппжение II Вторичное квантование........ 4(,q
ренной концентрации : - • • '-''' 490
Приложение VI. О термической ионизации в магнитном поле . . . ^
Предметный указатель............
Цена: 150руб.
