Книга содержит последовательное изложение современной теории плазмы с общих позиций статистической физики. Оригинальный характер изложения позволяет автору — известному японскому физику-теоретику — чрезвычайно быстро ввести читателя в круг основных проблем физики плазмы. Наиболее подробно рассмотрены те результаты, которые были получены в последние годы и еще не нашли должного отражения в мировой монографической литературе. Это особенно относится к теории флуктуации, теории релаксационных процессов и теории турбулентности, т. е. именно к тем разделам, в развитии которых сам автор принимал активное участие на протяжении последних десяти лет.
Книга написана на основе цикла лекций, прочитанных автором в Иллинойсском и Токийском университетах, и отличается большим педагогическим мастерством. Рисунков 46. Таблиц 1. Библиография 186 наименований.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Теория классических систем многих частиц с электромагнитным взаимодействием уже давно привлекает пристальное внимание специалистов, работающих в самых различных областях теоретической и математической физики. Не удивительно, что эта теория характеризуется исключительным многообразием применяемых методов, концепций, подходов, а также изобилием получаемых результатов и их интерпретаций. Такое обстоятельство во многом предопределяет особую привлекательность теории плазмы, но вместе с тем и вызывает известные трудности при ее изложении и усвоении.
Попытка написания книги, в которой сочетались бы общность рассмотрения, полнота охвата материала и небольшой объем, представляется далеко не простым делом даже при условии, что задача ограничивается лишь изложением основ современной теории плазмы. Эта попытка прекрасно удалась автору настоящей книги прежде всего потому, что в своем изложении он спирается на ту теоретическую платформу, которая была создана трудами Н. Н. Боголюбова, А. А. Власова, Л. Д. Ландау и получила дальнейшее развитие в работах Р. Балеску, Б. Б. Кадомцева, Ю. Л. Климонтовича, М. Н. Розенблюта, Н. Ростокера, Р. 3. Сагдеева, В. П. Силина, У. Б. Томпсона и многих других исследователей из различных стран.
В списке работ, внесших существенный вклад в развитие современной теории плазмы, видное место занимают работы автора книги'— члена Американского и Японского физических обществ, профессора Токийского университета Сетсуо Иши-мару.
Наиболее широкой известностью пользуются его ранние работы по теории критических флуктуации, выполненные совместно с Д. Пайнсом в Иллинойсском университете, дальнейшие исследования по теории флуктуации и корреляций в классической и квантовой плазме -и, наконец, работы последних лет по теории турбулентности, в которых предложен оригинальный подход к этой интереснейшей области теории плазмы. С. Ишимару — автор многочисленных статей, опубликованных в крупнейших заоубежных Лияичегких жупналах. Его перу поинадлежит так-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию........... 5
Предисловие автора............... 8
Глава 1. введение.............. 11
§ 1.1. Краткий исторический обзор......... И
§ 1.2. Некоторые следствия кулоновского характера взаимодействия 12
§ 1.3. Параметры, характеризующие плазму....... 18
§ 1.4. Коллективные и индивидуальночастичные свойства флуктуации плотности............. 21
Задачи.................. 23
Глава 2. Кинетические уравнения . . •........ 24
§ 2.1. Уравнение Власова............ 24
§ 2.2. Парная корреляционная функция и интеграл столкновений . 28
§ 2.3. Иерархия характеристических времен Боголюбова ... 31
§ 2.4. Диэлектрический пропагатор......... 32
§ 2.5. Интеграл столкновений Балеску — Ленарда..... 34
§ 2.6. Свойства интеграла столкновений Балеску — Ленарда . . 38
Задачи.................. 39
Глава 3. Плазма — диэлектрическая среда........ 40
§ 3.1. Тензор диэлектрической проницаемости и дисперсионное
уравнение............... 41
§ 3.2. Функция диэлектрического отклика........ 47
§ 3.3. Тензор диэлектрической проницаемости плазмы в отсутствие
магнитного поля............. 49
§ 3.4. Тензор диэлектрической проницаемости плазмы при наличии
однородного магнитного поля.......... 52"
Задачи................... 56
Глава 4. Продольные колебания и волны в равновесной плазме . . 59
§ 4.1. Дисперсионная функция плазмы......... 59
,..,,§ 4.2. Плазменные колебания и затухание Ландау..... 62
§ 4.3. Динамическое экранирование......... 65
§ 4.4. Коллективные колебания в двухкомпонентной плазме . . 70
§ 4.5. Диэлектрическая проницаемость для магнитоактивной плазмы 74
§ 4.6. Возбуждения в магнитоактивяой плазме...... 75
Задачи.................. 79
Глава 5. Поперечные волны в равновесной плазме..... 81
§ 5.1. Распространение электромагнитных волн в изотропной плазме 81 § 5.2. Тензор диэлектрической проницаемости магнитоактивной
плазмы............... 88
§ 5.3. Распространение электромагнитных волн вдоль магнитного
поля................ 89
§ 5.4. Распространение электромагнитных волн перпендикулярно
к направлению внешнего магнитного поля..... 96-
Задачи................. 101
Глава 6. Переходные процессы........... 103
§ 6.1. Плазменные волны малой амплитуды....... ЮЗ
§ 6.2. Плазменно-волновое эхо........... 109
§ 6.3. Волны большой амплитуды в плазме....... 117"
Задачи.................. 122
Глава 7. Неустойчивости в однородной плазме ...... 123
§ 7.1. Критерий Пенроуза для неустойчивости плазменных волн . 124
§ 7.2. Пучковая неустойчивость.......... 127
§ 7.3. Неустойчивость «а ионнозвуковых волнах...... 129
§ 7.4. Неустойчивость на гармониках циклотронной частоты . . 132'
287
§ 7.5. Неустойчивость в конусе потерь........ 139
• § 7.6. Электромагнитные неустойчивости....... . 144
Задачи.................- . 148
Т лав а 8. Неустойчивости в неоднородной плазме...... 149
§ 8.1. Дрейф частиц в магнитном поле ........ 150
§ 8.2. Продольная диэлектрическая проницаемость неоднородной
плазмы............... 152
§ 8.3. Анализ желобковых неустойчивостей на основе метода орбит 157 § 8.4. Кинетическая теория желобковых неустойчивостей и их стабилизации за счет конечности ларморовских радиусов . . 162
§ 8.5. Дрейфовые волны и неустойчивости....... 166
§ 8.6. Дрейфовые циклотронные неустойчивости...... 171
Задачи........./......... 173
Т лава 9. Флуктуации.............. 175
§ 9.1. Форм-факторы и корреляции......... 176
§ 9.2. Флуктуации плотности в равновесной плазме . .' . . . 181 § 9.3. Флуктуации плотности в неравновесной плазме . , . .184
§ 9.4. Электромагнитные флуктуации......... 194
§ 9.5. Взаимодействие волн и частиц......... 200
Задачи................., 208
Глава 10. Процессы релаксации.......... 210
§ 10.1. Уравнение Фоккера — Планка......... 210
§ 10.2. Коэффициенты Фоккера — Планка....... 213
§ 10.3. Коэффициенты Фоккера — Планка для равновесной плазмы 219
§ 10.4. Релаксация температур........... 223
§ 10.5. Диффузия поперек магнитного поля....... 230
Задачи.................. 238
Г лава 1!. Турбулентность плазмы.......... 239
§ 11.1. Введение.............. 239
§ 11.2. Самосогласованный подход......... 242
§ 11.3. Кинетический подход........... 245
§ 11.4. Закон подобия и универсальный спектр...... §^
§ 11.5. Аномальные процессы переноса....... .. 260
Задачи.................. 264
Приложение I. Структура кинетических уравнений..... 265
Приложение II. Вывод интеграла столкновений Балеску—Ленарда 269 'Приложение III. Аналитические свойства функции диэлектрического отклика............... 271
Приложение IV. Флуктуационно-диссипативная теорема . . . 273 "Приложение V. Сечение рассеяния мяогочастичной системы в бор-
новском приближении ............ , 276
'Список литературы............... 279
-Предметный указатель............. 284
Цена: 150руб.
