Этим выпуском мы начинаем печатание перевода второго тома лекций, прочитанных Р. Фейнманом студентам второго курса. Весь материал второго тома составляет 42 главы и займет три выпуска русского издания (5–7).
Основное содержание этих глав-лекций — электричество, магнетизм, физика сплошных сред. Остальные лекции, в которых рассказывалось о квантовой механике, составили третий том и войдут в русском издании в вып. 8 и 9. Кроме того, вышли три тетради задач по курсу (по тетради к каждому тому). В нашем издании они составят дополнительный выпуск: «Задачи и упражнения».
С этой главы мы начнем изучение новой темы, которая займет у нас довольно много времени. Мы начнем анализ свойств вещества с физической точки зрения. Зная, что вещество построено из большого числа атомов или каких-то других элементарных частей, взаимодействующих электрически и подчиняющихся законам механики, мы постараемся понять, почему скопления атомов ведут себя именно так, а не иначе.
Эта глава — первая из посвященных электромагнитному излучению. Свет, с помощью которого мы видим, составляет только небольшую часть широкого спектра явлений одной природы, причем разные части спектра характеризуются разными значениями определенной физической величины.
Эту величину называют «длиной волны». По мере того, как она пробегает значения в пределах спектра видимого света, цвет световых лучей меняется от красного до фиолетового. Систематическое изучение спектра от длинных волн к коротким лучше всего начать с так называемых радиоволн.
В технике радиоволны получают в широком диапазоне длин волн и даже более длинные, чем те, которые используются в обычном радиовещании. В радиовещании применяются волны длиной около 500 м, за ними идут так называемые короткие волны, далее радиолокационный диапазон, миллиметровый диапазон и т. д. На самом деле между разными диапазонами нет никаких границ, природа их не создала. Числа, которые соответствуют разным диапазонам, лишь условны, сами названия диапазонов весьма условны.
Свыше двухсот лет считалось, что уравнения движения, провозглашенные Ньютоном, правильно описывают природу. Потом в них была обнаружена ошибка. Обнаружена и тут же исправлена. И заметил ошибку, и исправил ее в 1905 г. один и тот же человек — Эйнштейн.
Это лекции по общей физике, которые читал физик-теоретик. Они совсем не похожи ни на один известный курс. Это может показаться странным: основные принципы классической физики, да и не только классической, но и квантовой, давно установлены, курс общей физики читается во всем мире в тысячах учебных заведений уже много лет и ему пора превратиться в стандартную последовательность известных фактов и теорий, подобно, например, элементарной геометрии в школе.
Вниманию читателей предлагаются конспекты лекций, прочитанных знаменитым итальянским физиком Энрико Ферми студентам Чикагского университета.
Несмотря на большое число опубликованных за последние годы курсов квантовой механики, издание оригинального курса лекций Ферми на русском языке представляется весьма целесообразным. Дело здесь не только в том, что Ферми был выдающимся физиком, сочетавшим в себе одинаково блестящего теоретика и экспериментатора, но еще и в исключительно своеобразном характере этой книги.
Этот курс до нас дошел в виде конспекта лекций, т. е. предельно краткого изложения квантовой механики (включая теорию электрона Дирака), причем содержащего основные математические выкладки полностью. Студенты найдут в этой книге не просто компактный конспект, но и предельно ясный путеводитель по квантовой физике.
Лекторы получат хорошего помощника, указывающего разумные пропорции между различными частями материала и превосходно освежающего в памяти многие детали, обычно требующие расползания в объемистых монографиях. И те и другие — любящие все физики — с интересом смогут следить за ходом одного из крупнейших открытий нашего времени (именно в конспектах это становится особенно зримо).
В пособии даются методические указания к решению задач по основным разделам курса общей физики и приводятся примеры решения типовых задач. При этом внимание уделено проблеме поиска решения и обоснованию выбранного способа решения. В каждом параграфе приведены краткие теоретические сведения, необходимые для решения рассмотренных задач.
Предлагаемая книга представляет собой запись курса лекций лауреата Нобелевской премии проф. Р. Фейнмана, известного своими работами в области статистической физики, теории элементарных частиц и теории твердого тела.
Автор с большим педагогическим мастерством вводит читателей в круг проблем и методов этих областей физики, иллюстрируя основные принципы теории рядом удачно подобных задач и примеров. При этом наиболее подробно рассматриваются те задачи, в решении которых большой вклад внес сам автор (метод интегрирования по путям, теория полярона, диаграммы Фейнмана, вихри в сверхтекучем гелии и т. д.).
Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся вопросами статистической физики; особый интерес она представляет для специалистов, активно работающих в этой области, а также для преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов университетов.
Предлагаемый вниманию читателя курс: «Введение в теоретическую физику» вырабатывался в течение более чем десяти лет. Строго говоря, это — не курс лекций, так как постепенно, по мере разработки самого содержания, из года в год метод преподавания изменялся, причем центр тяжести переносился все больше и больше на самостоятельную работу студентов в аудитории.
План каждого занятия составлялся обыкновенно следующим образом. Лектор излагал в начале занятия основные положения изучаемого вопроса, попутно ставя вопросы всей аудитории, и на этой основе задавал для самостоятельной проработки конкретные примеры, которые тут же решались студентами с помощью лектора.
Полученные результаты сообща обсуждались, причем обсуждались и отдельные промахи (конечно, анонимно) и указывались способы, как, по возможности, избежать подобных промахов в дальнейшем.
В основу книги положены лекции, которые в течение ряда лет читаются студентам математических специальностей математико-механического факультета Ленинградского университета. От имеющихся учебников квантовой механики книга отличается тем, что она ориентирована в основном на математическую аудиторию.
В связи с этим большее внимание уделяется общим вопросам квантовой механики и ее математическому аппарату. По-иному, чем это принято в физической литературе, излагаются основы квантовой механики, подробно описана взаимосвязь квантовой и классической механик, включены параграфы, посвященные применению теории представлений групп и математическим вопросам квантовой теории рассеяния.
Кроме студентов-математиков книга может быть полезной также студентам, специализирующимся в теоретической физике, которым она позволит взглянуть на квантовую механику с новой для них точки зрения.
