Научная, учебная литература для специалистов

Настоящая монография посвящена проблемам динамических систем с калибровочной симметрией. Подробно излагаются теория динамических систем со связями, теория систем с грассмановыми переменными, метод гамильтоновых континуальных интегралов. Отдельная глава посвящена проблеме конфайнмента. В работу вошли результаты исследований последних лет (нетривиальное фазовое пространство, остаточная дискретная калибровочная группа и др.). Монография может служить введением в современную теорию калибровочных систем и метод гамильтоновых континуальных интегралов. Книга рассчитана на специалистов по квантовой теории поля. Она может быть полезна также студентам старших курсов и аспирантам физических факультетов ВУЗов.

Описаны аналитические и численные методы исследования уравнений и систем в частных производных: гиперболических, параболических, эллиптических и смешанного типа, линейных и нелинейных. Список этих методов и приемов велик, и они должны дополнять друг друга: интегральные преобразования, вариационное исчисление, специальные функции, асимптотические методы, сплайны, рациональные аппроксимации. Книга адресована читателю, который использует и аналитические, и численные, компьютерные методы в своих исследованиях. Заметное место отведено подготовке исходной информации для решения задачи Коши и смешанной краевой задачи, где используются и вероятностные, и вариационные подходы. Необходимый элемент — исследование задач и алгоритмов на устойчивость к возмущениям малой амплитуды в начальных и краевых условиях — проверке корректности задачи. Первая часть книги ориентирована на студентов младших курсов и доступна даже продвинутым физматшкольникам. Вторая — составляет углубленный курс и предназначена старшекурсникам, аспирантам и научным сотрудникам. Изложение сопровождается большим количеством задач, для решения которых иногда потребуется компьютер. Не решая задачи, овладеть излагаемыми приемами нельзя. Задачи различной трудности, некоторые могут служить темами курсовых работ. Чаще других в качестве примеров в книге используются метеорологические проблемы, однако, эти методы и приемы, как правило, пригодны там, где применяется математика.

Квантовая механика становится прикладной наукой, знание которой необходимо как физикам, так и инженерам. И хотя она оперирует законами движения микрочастиц, эксперимент показывает, что некоторые явления макромира также подвластны ее принципам. В своих опытах авторы настоящей книги использовали металлические проводники для создания в них плотных потоков электронов. Было установлено, что результаты известных электрических и тепловых процессов, происходящих в таких потоках, не удается объяснить с позиций классической механики. Однако они согласуются с принципами квантовой механики, учитывающими волновую природу электрона. Опыт подтвердил, что «инженерное вмешательство» квантовой механики в создание плотного электронного потока почти вдвое снижает температуру превращения металла в жидкость. Следовательно, практическое использование полученных результатов позволит, например, значительно уменьшить затраты энергии на такие операции, как деформация металла или перевод его из твердого состояния в жидкое. Оборудование, использованное авторами, было настолько простым, что представленные в книге опыты можно воспроизвести в любой лаборатории. Вместе с тем полученные результаты достаточно убедительны, чтобы стать основой научных знаний, удовлетворяющих названию «квантовая макроэлектроника». Книга будет интересна специалистам-физикам, инженерам, студентам и аспирантам технических вузов.

В настоящей книге показано, что, наделяя физический вакуум свойствами сверхтекучего 3He-B, можно описать такие физические явления, как излучение, распространение и поглощение света, волновые свойства материи, взаимодействие квантовых частиц с электрическими полями, сверхпроводимость, магнетизм, а также действие сверхмалых доз биологически активных веществ на биологические объекты.

Настоящая книга является первой работой, посвященной изложению основ термодинамики активной материи, объединяющей материю, энергию, пространство и время. Она предоставляет возможность посмотреть на окружающий нас мир как на совокупность проявлений активной материи — от далее неделимых фундаментальных элементарных частиц материи и микроструктур из них до молекулярных макроструктур и массивных пространственных структур Вселенной. Основное внимание в работе уделено рассмотрению таких новых понятий, как энергия распределения материальных частиц в пространстве и активность их связи между собой. Представление о Вселенной как открытой термодинамической системе приводит к принципу сохранения далее неделимых фундаментальных элементарных частиц материи, который объединяется с законом сохранения энергии в один закон сохранения материи-энергии, из которого, в свою очередь, следует возможность самопроизвольного преобразования одного вида материи в другой. С единых позиций рассмотрены явления сорбции, структурообразования и процессы переноса материи как на микро-, так и на макроуровне, независимо от того, рассматриваем ли мы известную нам барионную материю или неизвестную темную материю, известные нам виды энергии или неизвестную темную энергию — энергию распределения темной материи, что приближает нас к наиболее полному охвату фактов и представлению о Вселенной. Книга предназначена как для специалистов в области термодинамики, строения материи, сорбции, структурообразования и переноса, космологии и астрофизики, так и для широкого круга читателей, интересующихся основными закономерностями окружающего мира Природы.

В настоящей книге с новых позиций освещаются вопросы, касающиеся структуры электронных оболочек атомов, нуклонных оболочек атомных ядер, а также структуры элементарных частиц. Электронные оболочки атомов рассматриваются на основе квантовой механики Бора-Зоммерфельда. По-новому описываются модель атома водорода и суть опыта Лэмба; обосновывается существование дополнительных электронных оболочек во внешних оболочках атомов нейтральных газов, представляющих собой динамические построения в виде икосаэдра. Вышеизложенные идеи могут служить исходным материалом для более детального изучения теории электронных оболочек. Рассматривая нуклонные оболочки атомных ядер, к существующим на сегодняшний день различным моделям атомных ядер автор добавляет еще одну модель, согласно которой каждое ядро состоит из одной или нескольких кольцевых нуклонных оболочек. В работе также изучается структура элементарных частиц и рассматривается гипотеза Лесажа в качестве модели гравитационного поля. Книга может быть интересна студентам и аспирантам естественно-научных специальностей, а также всем, кто хочет узнать больше о строении материи и устройстве микромира.

Настоящая монография посвящена различным аспектам теории перколяции — простейшей модели, описывающей фазовые переходы. В книге рассматриваются основные теоретические вопросы, а также приложения и алгоритмы для решения задач перколяции. Книга ориентирована на студентов старших курсов физико-математических специальностей, аспирантов и научных работников.

В предлагаемой читателю книге освещается теория спиноров, которая, c точки зрения автора, есть в первую очередь теория линейного представления клиффордовой алгебры и лишь в частности — линейного представления группы вращений. В работе подробно рассматривается геометризированная клиффордова алгебра в многомерном комплексном евклидовом пространстве; доказывается основная теорема о линейном представлении клиффордовой алгебры, в связи с чем возникает понятие о спинорном пространстве; рассматриваются фундаментальные спинтензоры, возникающие в спинорном пространстве в связи с фундаментальными автоморфизмами в клиффордовой алгебре; устанавливается связь со спинорным аппаратом физики. Изложение материала носит геометризированный характер с упором на инвариантные свойства спинорного пространства. Книга будет полезна математикам и физикам-теоретикам, желающим углубленно изучить спинорный аппарат физики, а также студентам естественных факультетов вузов.

В настоящей книге доказывается существование ошибок в классической теории тяготения, основу которой составляют закон всемирного тяготения Ньютона, третий закон Кеплера, а также «теория поля», рассматривающая гравитационный потенциал в точках гравитационного поля. Ошибки классической теории тяготения могут приводить к снижению точности определения параметров гравитационного взаимодействия тел и масс космических объектов, а главное, препятствуют дальнейшему познаванию природы гравитации, направляя ее исследование по ложному пути. Исправление ошибок классической теории тяготения приводит к формулированию закона тяготения, учитывающего различие в значениях гравитационного коэффициента взаимодействующих тел, к уточненной форме третьего закона Кеплера и позволяет определить природу гравитации как поточно-потенциальную и эфирную, что дает основу, начало и направление дальнейших исследований природы гравитации и материи с совсем иных позиций, чем это принято в существующем «официальном» научном мировоззрении. Книга адресована всем любителям физики, интересующимся фундаментальными вопросами устройства мироздания, среди которых вопросы о физической природе гравитации являются одними из наиболее значимых.

В учебнике изложены законы движения газов и погруженных в них тел, законы подобия газовых потоков и теория скачков уплотнения. Даны основы теории пограничного слоя и крыла конечного размаха. Рассмотрены аэродинамические характеристики профилей крыльев, оперений, тел вращения и самолета в целом. Даны основы аэродинамики воздушных винтов (тянущего и несущего). Во второе издание (1-е изд. 1970 г.) включена глава о двух режимах движения жидкости, а также материалы по расчету сверхзвукового сопла, расширен раздел задач и примеров. Приведен новый материал по аэродинамическим характеристикам.

В настоящей книге излагаются вопросы, связанные с особенностями сильноточных разрядов, которые по своим характеристикам могут служить высокоинтенсивными источниками света видимого и ультрафиолетового диапазонов. Проведен анализ физических процессов, протекающих в излучающих самосжатых разрядах в плотной плазме, а также в разрядах в газах при высоких давлениях. Рассматриваются методы создания и диагностики излучающих разрядов различных геометрических конфигураций, используемых в физике и технике; детально анализируются характеристики равновесного состояния таких разрядов, их оптические свойства (излучение) и энергетика. Обсуждаются также вопросы использования различных типов излучающих разрядов для накачки ОКГ. Книга рассчитана на инженеров и физиков, занимающихся разработкой источников света, а также на аспирантов и студентов старших курсов университетов и технических вузов.

Книга призвана восполнить пробел, образовавшийся в современной научно-технической литературе на русском языке, в области технологий регистрации проникающих излучений. Книга посвящена физике, устройству и применениям детекторов ионизирующих частиц и излучений – приборов, с которыми современный человек сталкивается гораздо чаще, чем полагает — и в кабинете врача, и на стройке, и в телевизионной студии, и при обеспечении противопожарной безопасности, и при разведке нефтяных полей, и при освоении космического пространства, и в системах управления производством электроэнергии. Детекторы широко используются в современной науке в качестве инструментов для поиска и исследования редких процессов, решения задач, имеющих фундаментальное значение для понимания устройства Вселенной, поиска новых явлений за пределами познанного мира. К подобного рода задачам относятся поиски новых элементарных частиц на ускорителях и темной материи во Вселенной, поиски редких процессов, как, например, двойного безнейтринного бета-распада, и космических частиц с необычными свойствами. В книге рассматриваются физические процессы, лежащие в основе работы детекторов, технологические приемы, обеспечивающие их функционирование и примеры наиболее удачных приборов, в которых эти процессы и приемы были реализованы. Диапазон рассмотренных применений простирается от стандартного оборудования кабинета стоматолога до уникальных низкофоновых установок, расположенных в глубоких подземных лабораториях. Книга в первую очередь предназначена для студентов и преподавателей физических и инженерно-физических факультетов, физиков-экспериментаторов, инженеров-разработчиков новых измерительных приборов и призвана ориентировать читателя в широком спектре методов и технологий современных устройств для регистрации частиц и излучений Книга может использоваться как справочное пособие для поиска источников более детальной информации по специальным вопросам технологии детекторов и их применений. Книга может быть полезна и широкому кругу любознательных читателей, которых интересует, как человек может познать мир элементарных частиц, недоступный обычным органам чувств.

Флуктуации и шумы определяют чувствительность приемных и измерительных электронных устройств. В наноэлектронике шумами ограничивается минимальный размер элемента, а также плотность записи информации в магнитных записывающих устройствах. По 1/f-шуму удается оценивать качество и прогнозировать надежность интегральных схем и устройств на их основе, не прибегая к долговременным и дорогостоящим испытаниям, причем с такой высокой достоверностью, какую не дают другие известные методы. Все эти вопросы, а также способы описания и физические модели различных шумов (1/f-шума, фликкер-шума и др.), а также методы измерения и снижения шума описаны в данном учебном пособии, написанном на основе курса лекций, прочитанных автором в Московском институте электронной техники. Для студентов старших курсов, магистрантов, аспирантов, а также научных сотрудников и инженеров.

Рассматривается новый экспериментальный метод измерения температуры нагретых объектов по непрерывному спектру теплового излучения, регистрируемому в широком интервале длин волн (например, от 200 до 1000 нм). Обсуждаются преимущества спектральной пирометрии перед традиционными методами яркостной и цветовой пирометрии. Обсуждаются экспериментальные условия применения метода в физике высоких давлений и геофизике, физике горения и взрыва, акустике, физике плазмы и лазерной физике, в нанотехнологиях. Рассматриваются измерительные характеристики, источники систематических ошибок, нерешенные вопросы спектральной пирометрии. Книга адресована специалистам в области термометрии, газодинамики, физики горения и взрыва, физики и технологии лазерных, плазменных и радиационных воздействий на материалы, высокотемпературного синтеза новых материалов, студентам и аспирантам специальностей, связанных с термометрией.

Всепроникающая среда — эфир — является основой для распространения света, радиоволн, рентгеновских лучей, гравитации. Показано, что эфир состоит из двух равных, но противоположных по знаку частиц электромагнитной природы, что он обладает специфической плотностью и упругостью. Определяются и объясняются категории инерции, инертности, пространства и времени. Показано, что причиной тяготения, или гравитации, является создание градиента упругого давления эфира физическим телом в окрестности другого физического тела, также создающего градиент упругого давления эфира в окрестности первого. Книга предназначается для всех, кто интересуется основами физики универсума.

Изложена математическая постановка задачи по двух- и трехмерному обтеканию тел транс- и сверхзвуковым потоком вязкого газа. Описан метод численного моделирования на основе уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса с использованием двухпараметрической дифференциальной модели турбулентности. Проанализирован обширный расчетный материал по обтеканию тел простой конфигурации при наличии замкнутых зон отрывного течения в достаточно широком диапазоне изменения определяющих параметров задачи. Монография рассчитана на научных сотрудников и инженеров в области аэродинамики, аспирантов и студентов старших курсов университетов и технических вузов, специализирующихся в области теоретической, вычислительной и прикладной аэродинамики.

Сборник может оказаться полезным для школьников, студентов физико-математических специальностей, преподавателей и учителей школ, научных работников и всех тех, кто интересуется физикой, математикой и развитием их перспективных направлений.

Явление динамического хаоса, открытое в последней трети двадцатого века, широко распространено в природе и искусственных системах. Его необычные свойства буквально перевернули обычные представления о том, что малые возмущения или события могут приводить лишь к незначительным изменениям в будущем. Оказалось, что все может быть с точностью до наоборот («эффект бабочки»). Подобно тому, как лазеры являются эффективными источниками узкополосного света, генераторы хаотических колебаний являются эффективными источниками широкополосных аналоговых шумоподобных колебаний. Излагаются теория генерации динамического хаоса в радио и микроволновом диапазонах частот, принципы построения источников хаоса и их реализация в виде твердотельных устройств с сосредоточенными параметрами.

Пособие посвящено анализу гидроэлектромагнитодинамики процессов в типовых агрегатах систем жизнеобеспечения (космических, подземных, подводных) в циклах поддержания параметров искусственной атмосферы и водообмена. Методически оно включает теоретические и прикладные разделы и может служить учебным пособием и руководством при проектировании и конструировании соответствующих агрегатов.

В книге лаконично и четко изложены основы механики движения живых организмов в водной или воздушной среде, начиная с плавания микроорганизмов и рыб в воде и заканчивая полетами насекомых и птиц. Широта охвата изучаемых движений требует исследования двух принципиально различающихся способов движения. В случае микроорганизмов вязкость жидкости является решающим фактором для обеспечения возможности движения. Однако для осуществления движения живых существ большего размера, таких как насекомые, птицы и большинство видов рыб, вязкость воздуха или воды уже не столь важна, и ее можно не учитывать. Механизм движения таких организмов в среде принципиально отличается от движения микроорганизмов. В книге изучаются оба механизма движения живых существ в среде с акцентом на неустойчивом характере естественного движения. Издание предназначено для студентов университетов, аспирантов, научных работников. Материал предполагает знание основ механики жидкости и газов, хотя некоторые ключевые темы здесь изложены. Книга будет доступна и для студентов, обучающихся по специальности «Прикладная математика», а также для биологов, научные интересы которых соприкасаются с областями техники и физики.

В монографии обобщаются исследования отрыва потока на входе во всасывающие каналы и вихревых течений в спектрах их действия. Используются методы теории функций комплексного переменного и дискретных вихрей в стационарной и нестационарной постановке. Изложены разработанные методы математического моделирования, вычислительные алгоритмы и описание компьютерных программ для исследования процессов в системах вентиляции. Предложены технические рекомендации по снижению энергоемкости локализующих систем вентиляции. Книга адресована инженерно-техническим работникам, молодым ученым и аспирантам, занятым разработкой и проектированием систем промышленной вентиляции. Исследования выполнены при поддержке Совета по грантам Президента России для ведущей научной школы «Аэродинамика обеспыливающей вентиляции» НШ-588.2012.8 по проекту «Разработка методов пыле- и газоулавливания в пыльных цехах промышленных предприятий» и гранта РФФИ №12-08-97500-р-центр-а.

Монография посвящена теории электронной структуры и спектроскопии переходов неметаллов в широкой области энергии фундаментального поглощения. Описаны основные общие особенности многих методов расчетов энергетических зон и их результатов для простейших кристаллов. Приведены результаты теоретических расчетов зон и переходов между ними для модельных кристаллов многих групп соединений. Рассмотрены элементы общей теории оптических свойств для межзонных и экситонных переходов. Приведены теоретические спектры диэлектрической проницаемости и других оптических функций кристаллов многих наиболее изученных групп соединений. В заключительной главе рассмотрены основные особенности спектроскопии характеристических потерь энергии электронов для различных значений переданного волнового вектора и его перспективы для развития нового метода зондирования дисперсии энергетических зон. Монография представляет введение в теорию оптических свойств и электронной структуры неметаллов для научных работников и инженеров, занимающихся экспериментальными исследованиями свойств твердых тел и разработкой различных приборов и устройств, преподавателей, аспирантов, студентов университетов.

Книга посвящена механике разрушения широкого класса конструкционных и природных материалов, включая металлы, композиты, горные породы, стекла, полимеры и керамические материалы. Книга состоит из трех частей. В первой части излагаются основные методы и подходы механики хрупкого разрушения, причем основное внимание уделяется металлам, стеклам и керамическим материалам. В частности, изложены следующие вопросы: теория Гриффитса — Ирвина, концепция квазихрупкого разрушения, химическая и электрохимическая коррозия, масштабный эффект, теория роста усталостных трещин, развитие полостей и трещин в вязких и упруго-пластических телах, влияние влаги и водорода на развитие трещин в металлах и стеклах, теория действия взрыва и др. Вторая часть посвящена, в основном, механике разрушения композиционных материалов и сингулярноармированных элементов конструкций. Рассмотрены закономерности развития и торможения трещин, оптимальное проектирование композиционных материалов, асимптотическая теория армирования, трещины расслаивания в тонкостенных конструкциях и др. Третья часть посвящена механике разрушения горных пород и трещиноватых материалов. В частности, рассмотрены следующие вопросы: диаграмма разрушения горной породы, развитие сдвиговых разломов в земной коре, устойчивость глубоких выработок и скважин, резание горных пород, гидроэрозия плотин, теория грифонов, разрушение электронными и фотонными пучками и др. Для научных работников, инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами разрушения и прочности материалов и конструкций.

Рассмотрены результаты исследований, посвященных изучению неустойчивостей, проблеме перехода от ламинарного течения к турбулентному при наличии джоулева нагрева и турбулентности в сильностолкновительной низкотемпературной плазме. Обсуждаются специфика плазменной турбулентности, связанная с генерацией собственных электрических и магнитных полей, и возможность возникновения перегревной турбулентности. Предлагаются модели замыкания, позволяющие проводить количественные расчеты турбулентных течений в устройствах, использующих низкотемпературную плазму. Описаны методы численного моделирования турбулентных течений сильностолкновительной плазмы. Для инженеров и научных работников, занимающихся исследованием плазмы и ее техническими приложениями. Может быть использована студентами и аспирантами физических, физико-технических и технологических специальностей вузов.