Научная, учебная литература для специалистов

Монография посвящена систематическому изложению основ нелинейной волновой механики — новой области механики, являющейся научной базой волновых технологий, находящих в последнее время все большее распространение на практике. Излагается ряд открытых авторами и под их руководством новых волновых и колебательных явлений и эффектов. Эти эффекты положены в основу высокоэффективных наукоемких волновых технологий, имеющих приложения во многих отраслях промышленности, как например: в нефтегазодобыче для повышения нефтегазоконденсатоотдачи пластов, в энергетике, в машиностроении, в перерабатывающих отраслях — в нефтепереработке и нефтехимии, в пищевой промышленности, в экологии, в материаловедении, в том числе в получении строительных материалов и нанокомпозитов, в косметической промышленности, в фармацевтике и др. В книге приведены описания ряда макетов и опытных образцов машин и аппаратов, реализующих типовые процессы волновой технологии. Монография рассчитана на научных работников, инженеров, руководителей — практиков различных отраслей промышленности, обеспечивающих инновационное развитие.

Публикуются основополагающие научные труды выдающегося французского ученого, одного из создателей квантовой механики Луи де Бройля. Две статьи, посвященные теоритическим представлениям о свете, выходят на русском языке впервые. Во второй том также вошли книги: «Электромагнитные волны в волноотводах и магнитных резонаторах» и «Волны и кванты» (широко известная книга в переводе с английского под названием «Революция в физике»). «Соотношение неопределенности Гейзенберга и вероятностная интерпретация волновой механики» представляет собой курс лекций, прочитанный в 1951 году, в котором Луи де Бройль впервые выступает критиком вероятностной трактовки квантовой механики. Для ученых-физиков, представителей других естественных и точных наук, философов и науковедов.

В этой книге содержится материал, достаточный для проведения двух полных курсов инженерной динамики. В рамках первого курса изучается подход Ньютона — Эйлера, а в рамках второго курса — подход Лагранжа. С использованием некоторых идей из дифференциальной геометрии в книге доказывается эквивалентность этих двух подходов. Кроме того, детально исследуется кинематика и динамика материальных точек и твердых тел. Изложенный материал поясняется многочисленными примерами и задачами, которые хорошо структурированы, имеют широкое применение и содержат в себе элементы численного моделирования.

По окружности материальная точка движется без центростремительного и/или центробежного ускорения независимо от скорости движения, поскольку не движется ни к центру, ни от центра окружности, а движется на постоянном расстоянии от центра окружности, равном длине радиуса окружности. Эта аксиома не требует математических доказательств. Кинетическая энергия равномерно движущейся по окружности материальной точки не изменяется. В настоящее время российские школьники и студенты на уроках и лекциях по физике (механике) вынуждены слушать и изучать одиозные басни и догмы и их псевдонаучные доказательства о равномерном движении материальной точки по окружности только с центростремительным ускорением под действием одной центростремительной силы. Однако равномерно по окружности материальная точка движется под действием динамически уравновешенной системы центробежной и центростремительной сил. Двигаться по окружности под действием одной только центростремительной силы материальная точка не может принципиально.

Рассматриваются методы обработки измерений, обеспечивающие наиболее полное извлечение полезной информации об измеряемых параметрах или наблюдаемых явлениях. Излагаемые методы относятся к области теории вероятностей, математической статистики, теории решений, теории полезности, теории фильтрации для динамических систем с дискретным временем. Основой материала книги послужили лекции, которые автор читал в 1994-1997 гг. студентам третьего курса базовой кафедры «Радиофизики» Московского физико-технического института. В предлагаемом виде книга будет полезна студентам физических и технических специальностей, инженерам в области радиолокации, обработки информации и автоматизированных систем управления.

Книга состоит из двух частей: «Пролетная конструкция» и «Гироскопия» В первой части дается описание пролетных конструкций, во второй части рассматриваются условия равновесия механических гироскопов во время процессии.

В книге «Единая формула взаимодействия полей и тел» исследован процесс взаимодействия (формула взаимодействия) полей между собой и взаимодействие полей с телами, находящимися в этих полях. Выведена единая формула силы взаимодействия полей и тел. Любое поле представляет собой пространство, заполненное движущимися микрочастицами. Процесс взаимодействия микрочастиц полей между собой и с телами, находящимися в этих полях состоит в следующем. Направленный поток микрочастиц поля, создаёт на эквипотенциальных поверхностях напряжённость. Напряжённость представляет собой способность направленно движущихся микрочастиц произвести действие (давление).Введено понятие давления. Определена формула взаимодействия микрочастиц поля с телом или другим полем, внесённым в это поле. Формула взаимодействия заключается в следующем: При внесении на эквипотенциальную поверхность поля, какого либо тела или другого поля, поток микрочастиц поля создаёт давление на внесённое тело или на микрочастицы внесённого поля. Давление переходит в силу, приложенную к внесённому телу, или микрочастицам внесённого поля. Сила — причина ускорения. Тело или микрочастицы внесённого поля получают ускорение и скорость. С помощью единой формулы силы взаимодействия полей и тел получены формулы сил взаимодействия ряда полей, окружающего нас мира. Используя единую формулу силы взаимодействия полей и тел, выведены формулы сил, полученные экспериментально на протяжении нескольких столетий Ньютоном, Кулоном, Ампером, Лапласом, Омом, Джоулем, Ленцем, Лоренцем и др. Получены формулы взаимодействия кулоновского поля и ядерного поля атомов. Получена формула силы взаимодействия магнитного поля постоянного магнита с телом, находящимся между полюсами магнита.

В книге исследована траектория движения электронов. Доказано, что электроны движутся по винтовым траекториям. Приведена классификация всех полей окружающего нас мира. Исследована внутренняя структура электростатического поля, магнитного поля, электромагнитного поля проводника с током. Доказано, что электростатические поля, магнитные поля, электромагнитные поля образованы электронами. На уровне взаимодействия электронов описан внутренний механизм индукции, взаимоиндукции и других явлений.

Монография посвящена обзору исследований терагерцовых смесителей на горячих электронах из тонких сверхпроводящих пленок NbN. В работе дан обзор исследований полосы преобразования квазиоптического смесителя на горячих электронах с двумя каналами энергетической релаксации — фононным и диффузионным, а также стабильности и флуктуационной чувствительности приемника на основе таких смесителей. Монография охватывает большое количество оригинальных работ (в том числе и автора монографии), посвященных исследованию терагерцовых смесителей на горячих электронах на основе тонких сверхпроводниковых пленок. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области создания устройств терагерцового диапазона.

В сборник входят материалы, посвященные 100-летним юбилеям со дня рождения одного из основателей этого издания, А.Т. Григорьяна, и известного английского физика Дэвида Шёнберга, краткое жизнеописание и анализ творчества знаменитого французского физика Пьера Кюри (в связи с его 150-летием) и воспоминания Б.М. Болотовского о В.Л. Гинзбурге, написанные к 95-летию со дня его рождения. Раздел отечественной истории науки обращается к именам репрессированного украинского физика-теоретика Л.Я. Штрума и замечательного теоретика, недавно ушедшего из жизни, Ю.В. Гапонова. Сюда же входит история возникновения в Дубне релятивистской ядерной физики. Кроме того, в сборнике представлена история развития некоторых физических идей, связанных с тепловыми явлениями, и творчества французского физика Пьера-Жиля де Жена. Мемориальный раздел посвящен памяти умершего в прошлом году ответственного редактора сборника Г.М. Идлиса. Для специалистов в области физики, механики, истории науки и вообще достаточно широкого круга читателей, интересующихся историей науки.

- Электронные и ионные явления. — Теория плазмы. — Равновесные и неравновесные явления, — Термодинамика плазмы.

Современная литература, посвященная динамическим системам вообще и управлению ими в частности, безгранична, что обусловлено бесконечным разнообразием предмета изучения: понятие «динамическая система» охватывает явления от микро — до макромира. Однако, по нашему представлению, недостаточно внимания уделено общим принципам построения математических моделей разнородных явлений. В то же время такие принципы существуют, число их конечно, а их постижение позволит распространить единый подход к формированию моделей на широкий класс процессов. Последний в работе ограничен — он опирается на аппарат обыкновенных дифференциальных уравнений в форме Коши. Однако рассматриваемый класс бесконечно широк — он включает системы технического назначения и в качестве 1-го приближения может использоваться для описания экономических, экологических, биологических и других систем, которые, строго говоря, функционируют в пространственно-временном континууме. Альтернативным подходом к формализации процессов указанного класса является привлечение формализма Гамильтона, столь успешно применяемого в теории относительности, квантовой механике и статистической динамике. Он обладает рядом преимуществ, обусловленных формой представления математической модели: возможностью континуального представления, учетом энергетики процессов и некоторыми другими. Более того, с этим формализмом связаны базовые принципы оптимальности — принцип Л.С. Понтрягина и Р. Беллмана. Однако гамильтонова схема не нашла применения при составлении моделей. Данная работа есть попытка ликвидировать этот пробел. Надеемся, что книга привлечет внимание широкого круга специалистов в области динамических систем, а также будет полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

В настоящей книге с помощью анализа проблемы измерений выясняются причины, заставляющие привлекать различные математические конструкции для описания реального мира. В первой части книги выясняется происхождение и смысл таких базовых физических понятий, как потенциал и напряженность поля, действие с принципом его стационарности, энергия-импульс и заряд. Показано, как в классическом приближении единое поле аффинной связности, представляющее собой поле скоростей относительных изменений масштабов, проявляет себя в виде гравитации и электромагнетизма. Во второй части книги прослеживается путь, на котором возникают основные известные в квантовой физике понятия и формализмы; обсуждаются причины введения, а также физический и геометрический смысл большинства базовых понятий квантовой теории поля. Образом мира при этом становится новое математическое понятие — расслоенное пространство, базой которого остается пространство аффинной связности, а новым слоем становится информационное пространство векторов состояния. Описаны принципы классификации векторов состояния элементарных частиц и видов их взаимодействий в соответствии с имеющимися подгруппами связности расслоенного пространства. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов физико-математических специальностей.

Изучив настоящую книгу, читатель поймет, что скрывается за пестрой математикой микромира, узнает, как «приготавливается» квантовое состояние и строится его волновая функция. На простых рисунках читатель сможет увидеть, как электрон проходит через два отверстия одновременно и как происходят знаменитые квантовые скачки. Автор данной книги старался избежать существенного минуса большинства учебников по квантовой механике — недостаточной наглядности при изложении материала. Для студентов естественно-научных специальностей, преподавателей, научных работников.

Книга известного немецкого специалиста «Диффузия в твердых телах», выпущенная в Шпрингеровской серии по физике твердого тела, рассматривает фундаментальные проблемы диффузии в твердых телах. Диффузия является важной частью физики твердого тела, физической металлургии, материаловедения и физической химии и играет огромную роль в создании новых материалов и управлении их свойствами. Типичными примерами диффузионных процессов являются такие важные явления, как зарождение новой фазы, диффузионные фазовые превращения, преципитация и растворение включений, гомогенизация сплавов и распад твердых растворов, рекристаллизация, высокотемпературная ползучесть, термическое окисление. Тесную связь с диффузией имеет и проводимость ионных проводников. Диффузионные процессы играют важную роль в таких технологических процессах, как процессы легирования в микроэлектронике, функционирование твердых электролитов в батареях и топливных элементах, поверхностное упрочнение, диффузионное сращивание и др.

В настоящей книге исследуется фундаментальная научная проблема, связанная с рассмотрением вырожденных квантовых состояний статистических бозе- и ферми-систем, в том числе проблем сверхпроводимости электронного газа в металлах и сверхтекучести жидкого гелия-II. Указанные проблемы составляют основу одного из сложнейших разделов современной статистической физики, до сих пор актуального и не вполне завершенного. Этот раздел связан с трудностями моделирования на аналитическом уровне физических явлений в реально существующих системах, которые достаточно подробно и полно исследованы экспериментально. Для того чтобы сделать изложение этих весьма сложных тем квантовой статистики достаточно полным и доступным для специализирующихся в данной области читателей, в материал издания включены исходные положения теории идеальных квантовых систем многих тел, которые необходимы при рассмотрении модели сверхтекучих и сверхпроводящих квантовых систем. Изложение представленного материала базируется в основном на использовании развиваемого автором двухвременного температурного формализма и спектральных разложений применительно к проблемам статистической физики. Книга будет полезна специалистам в области теоретической и математической физики.

Фотоэмиссионный анализ излучения основан на зависимости распределения фотоэлектронов внешнего фотоэффекта по энергиям от распределения фотонов в спектре излучения. Экспериментально решена обратная некорректно поставленная задача восстановления сплошных и линейчатых спектров чисто электронным способом без применения каких-либо оптических средств. Излучение объекта используется в телесном угле вплоть до 2 л, световые потоки 10-8-10-10 Вт. Идентификация монохроматического излучения фото- и катодолюминесценции слоистых эпитаксиальиых полупроводниковых структур позволила за счет увеличения контраста в растровом электронном микроскопе обнаружить и определить состав слоев при уровне световых потоков — 10-10 Вт. Анализ теплового излучения позволяет измерять интегральную цветовую температуру объекта с временным разрешением 10-6 с при методической погрешности измерений ~ 0,3%. Рассмотрены требования, предъявляемые к датчику для выполнения фотоэмиссионного анализа излучения.

Настоящая книга, завершающая курс современных методов теории поля, посвящена математической формулировке теории гравитации, включая ОТО, как составной части общей классической теории поля, исчерпывающе описываемой геометрическими методами. В работе представлены калибровочная теория гравитации, аффинно-метрическая теория, теория гравитации с кручением, теория спинорных полей, многомерная теория, теория супергравитации и аффинная калибровочная теория. Книга также содержит исторический обзор ньютоновского и эйнштейновского этапов теории гравитации и современной («постэйнштейновской») калибровочной теории гравитации. Книга адресована математикам, механикам, физикам — научным работникам, преподавателям, аспирантам и студентам.

На основе применения тетрадного формализма развит общий подход к разделению переменных в различных линейных физических задачах со сферической симметрией. Исходным пунктом берутся старые работы Шредингера, в которых на основе использования формы записи уравнения Дирака в пространстве Минковского, восходящей к общековариантному тетрадному формализму при описании фермионных полей в римановом пространстве — времени, были введены специальные выражения для компонент оператора полного момента частицы со спином 1/2. На основе этого представления для оператора полного момента спинорной частицы Паули в 1939 г. исследовал вопрос о допустимых волновых функциях для частицы со спином 1/2 в сферических координатах, им был сформулирован соответствующий критерий отбора. Главная цель настоящей работы — обобщение результатов Шредингера и Паули на многие другие линейные физические системы, где можно вводить обобщенный базис Шредингера. Унификация исследования различных физических систем со сферической симметрией достигается на основе применения тетрадного формализма и использования D-функций Вигнера, являющихся альтернативным развитому в рамках формализма Ньюмана-Пенроуза аппарату спин-весовых гармоник. Предназначена для научных работников, аспирантов и студентов-старшекурсников, специализирующихся в области теоретической физики.

»Начальный курс теории струн» Бартона Цвибаха уникален по стилю и форме изложения. Он позволит начинающим исследователям избежать чувства подавленности и отчаяния, которые нередко сопутствуют штудированию традиционных фолиантов, — ведь далеко не секрет, что теория струн имеет репутацию невероятно сложной науки. На каждой странице книги автор твердо следует поставленной цели — сделать теорию струн доступной любому физику, желающему расширить свои знания в этой области. Книга охватывает практически весь спектр теории струн. Изложение ведется в замкнутой форме, так что читателю для понимания достаточно лишь твердых знаний основ механики и некоторых элементов квантовой теории. Автор стремится развить у читателей интуицию, подкрепляя формальное изложение многочисленными иллюстративными примерами. Монография отражает современное состояние теории. С этой целью во второе издание включены актуальные вопросы, такие как АдС/КПТ-соответствие, струны на орбифолдах, стабилизация модулей, ландшафт теории струн и некоторые другие. Яркой отличительной чертой книги является наличие большого количества задач и упражнений-разминок (всего около 300), как тренировочного характера, так и требующих размышления и творческого подхода. По полноте изложения фактического материала и характеру его представления книга не имеет аналогов среди монографий по теории струн. Она, без сомнения, будет полезна студентам, аспирантам, преподавателям соответствующих дисциплин, а также специалистам в области теоретической и математической физики. Около 300 задач и упражнений.

Обобщена информация о фундаментальных проблемах физики атомного ядра. Теория процессов на ядерном уровне излагается в сочетании с данными наблюдений, в значительной мере получаемых с помощью ядерных спектроскопических методов. Рассматриваются технологии, применяемые в ядерной энергетике и экспериментальной физике микрочастиц. Большое внимание уделяется вопросам, связанным с использованием ядерно-физических представлений в космологии, в частности при изучении нуклеосинтеза в дозвездный и звездный периоды эволюции Вселенной. Обсуждается современное состояние радиационной экологии. Монография предназначена специалистам, работа которых связана не только с физикой микрочастиц, но и с ядерными технологиями и их разнообразными приложениями, а также студентам, обучающимся по специальности «инженер-физик».

Общепринятое в науке представление о равномерном движении материальной точки по окружности только с центростремительным ускорением под действием одной только центростремительной силы является одиозным заблуждением, противоречащим реально наблюдаемым фактам взаимодействий и движений материальных тел, противоречащим аксиомам и законам статики, кинематики и динамики, противоречащим закону сохранения энергии. Одного только противоречия закону сохранения энергии вполне достаточно, чтобы отбросить устаревшую ошибочную догму о равномерном движении материальной точки по окружности только с центростремительным ускорением под действием одной только центростремительной силы со всеми ее псевдонаучными «доказательствами». Сформулирована аксиома движения материальной точки по окружности под действием динамически уравновешенной системы центростремительной и центробежной сил.

Настоящая книга представляет собой второй том полного собрания научных трудов академика Анатолия Ивановича Ларкина (1932–2005). Его труды относятся к различным областям теоретической физики: теории плазмы, физики ядра, квантовой теории поля, теории фазовых переходов, сверхпроводимости и другим разделам теории конденсированного состояния. Во втором томе собраны статьи, опубликованные с 1977 по 1992 гг. Первый том был опубликован в 2009 г. Книга предназначена научным работникам, аспирантам и студентам старших курсов, специализирующихся в области теоретической физики.

Цель настоящих лекций заключается в том, чтобы продемонстрировать, как метод диаграмм Фейнмана применяется к решению конкретных задач современной теории конденсированного состояния. Выбор этих задач, в основном относящихся к теории электронных свойств металлов, обусловлен, прежде всего, их важностью — некоторые из них еще не решены «до конца». Поэтому, дальнейшее развитие излагаемых здесь подходов может стать предметом самостоятельного исследования. В большинстве случае приводятся все детали вычислений и различных методических приемов, что делает книгу полезной как для грамотных специалистов, так и для начинающих теоретиков.