Принципы теории твердого тела - Займан Дж.
Скачать (прямая ссылка):
они написаны, должен знать основные экспериментальные факты и общие
теоретические принципы, на которых основана изучаемая наука.
Цель этой книги - изложить по возможности просто элементы теории
идеального кристаллического твердого тела. Эта книга полна идей, а не
фактов. Она посвящена изложению принципов, а не описанию явлений.
Предисловие автора к первому изданию
11
Теория основана на анализе свойств некоей гипотетической модели. В
физике, которую можно определить почти как интеллектуальное упражнение с
целью подчинить Вселенную математике, наши модели оказываются
математическими. Теории, которые рассматриваются в этой книге, - это
математические теории; наиболее важные понятия, например понятие
"поверхности Ферми", представляют собой абстрактные математические
построения, которые нельзя ни объяснить, ни в должной степени уразуметь,
не пользуясь формальным аппаратом теории.
Все, что я попытался сделать, - это дать последовательную математическую
трактовку простейших моделей, пригодных для демонстрации отдельных
принципов. Например, если наиболее интересные свойства сверхпроводников
можно понять в рамках модели свободных электронов с короткодействующим
притяжением между ними, то эта модель и кладется в основу расчета. На
этой стадии лучше выяснить условия, важные для самого существования
явления, чем выписать массу громоздких уравнений, основанных хотя и на
более реалистических, но значительно более сложных физических
соображениях, с единственной целью обнаружить, где должны наблюдаться
отклонения от простых формул. Для ознакомления с такими
усовершенствованиями элементарных моделей читатель должен обратиться к
оригинальным статьям и монографиям.
С другой стороны, коль скоро модель принята, нельзя уклоняться от
дальнейших выкладок. На своем опыте я убедился, что не так легко найти в
печати прямой вывод многих простых, хорошо известных формул из первых
принципов. Оригинальные статьи не всегда идут по кратчайшему пути, авторы
обзоров находят необходимые разъяснения весьма громоздкими (или ниже их
достоинства), а монографии слишком озабочены полнотой и строгостью
изложения. Я старался доводить все расчеты до конца - или по крайней мере
делать их вразумительными в принципе,- не прибегая слишком часто к
обычному заклинанию утомленного автора: "Можно показать, что..." Попытка
охватить столь широкую область имеет то преимущество, что можно привлечь
общие принципы, такие, как теорема Блоха и теория зон, унифицировать
многие разделы и сэкономить тем самым много умственной энергии.
12
Предисловие автора к первому изданию
Что предполагается заранее известным читателю? Он должен быть знаком с
элементами физики твердого тела, например с теорией свободных электронов
в металлах, - так, как она излагается в студенческих курсах. Я
предполагаю известными также элементы квантовой механики, в частности
уравнение Шредингера, теорию возмущений и теорию рассеяния,- все это в
объеме, который теперь считается принятым для студентов, оканчивающих
курс экспериментальной физики. Я пытался поддерживать расчетный аппарат
на этом уровне; в случаях, когда вычисления угрожали стать слишком
трудными, я останавливался. В книге нет ни матриц плотности, ни петлевых
диаграмм, ни точек ветвления, ни таблиц характеров, ни других тонкостей
аппарата современной теории. Профессиональным "теоретикам" придется
поискать себе пищу где-нибудь в другом месте.
Для облегчения труда тех рецензентов, которые судят о книге по тому, чего
в ней нет, позвольте мне сразу признаться, что в книге отсутствует
серьезное рассмотрение теории сплавов, дислокаций, F-центров, примесных
центров и т. д. Ничего не сказано о магнитных резонансах, связанных с
отдельными атомами или с ядрами, и не сделано никаких попыток
интерпретировать такие существенно макроскопические явления, как
ферромагнитные домены, явления в р - тг-переходах или промежуточное
состояние сверхпроводников. Ограничение только простыми, идеальными
кристаллическими твердыми телами, конечно, искусственно, но оно удобно,
ибо придает изложению некоторое единство: в центре внимания -
математические следствия периодичности решетки. Сверх того, друзья, жизнь
коротка!
Эта книга, посвященная быстро развивающейся области физики, не претендует
на какую-либо новизну. Здесь представлены лишь теории, регулярно
используемые, и те, кто работает в данной области, считают справедливость
их хорошо установленной. Не делается никаких попыток критиковать эти
теории, обсуждать возможность их применения для интерпретации тех или
иных явлений, формулировать со всей математической строгостью или
демонстрировать всю область их приложений. Все усилия направлены на
достижение ясности изложения. Читателю предлагается усвоить новые
понятия; пусть он воздержится от критики до тех пор, пока не поймет
смысла новых идей; если же
Предисловие автора к первому изданию
13
после этого окажется, что его скептицизм оправдан, пусть он обратится к
