Теоретическая физика и астрофизика - Гинзбург В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
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 фйзики 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 прО)блем физики и астрофизики Московского физико-технического института. Эти лекции не имели целью заменить к Я* кой-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-
7 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.
В. Jl. Гинзбург Глава 1
ГАМИЛЬТОНОВСКИЙ МЕТОД В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
Гамильтоновский метод в классической электродинамике в вакууме. Квантование. Фотоны и виртуальные фотоны. Излучает ли равномерно движущийся электрон?
При освещении целого ряда электродинамических вопросов в дальнейшем будет широко применяться так называемый гамильтоновский метод. При его использовании электродинамика представляется в форме, особенно близкой к механике. Поэтому в рамках гамильтоновского метода переход от классической электродинамики к квантовой производится вполне аналогично переходу от классической (ньютоновской) механики к нерелятивистской квантовой механике. В настоящее время в квантовой электродинамике и вообще в квантовой теории поля доминируют более рафинированные методы, для чего имеются веские основания. Однако для понимания целого ряда физических моментов использование гамильтоновского метода представляется нам по-прежнему вполне оправданным (так и делается, например, в книге Гайтлера [1]). Кроме того, гамильтоновский метод применяется ниже в основном в классической электродинамике как для вакуума, так и для среды.
Прежде чем перейти к гамильтоновскому методу, приведем основные уравнения и соотношения, причем для удобства сделаем это достаточно подробно.
