Рейф Ф. Статистическая физика (Рейф Ф. Статистическая физика.djvu), страница 2

Возникает вопрос: как при этом правильно поставить преподавание общей физики, являющейся основой мировоззрения и специальных знаний будущего ученого и инженера? Что действительно важно понять и знать и чем можно пренебречь? Вопросы об улучшении преподавания общего курса физики часто обсуждаются, однако принимаемые решения обычно не идут дальше очередного изменения программ. Одной из попыток создания современного курса общей физики были хфейнмановские лекции по фцзике», получившие у нас заслуженное признание. Другая попытка радикального решения этой проблемы была предпрйнята в университете Берклн (США, Калифорния), где в (9б! г.

бьщ создан специальный комитет, состоявший из ученых, поставивших своей целью создание учебника нового типа. Первые два тома этого учебника (механика, электричество и магнетизм) вышли в !965 г., в последние годы закончено издание трех остальных томов (волны, квантовая и статистическая физика). Кроме того, три небольшие книги содержат описание тридцати шести работ Берклеевской физической лаборатории, идейно связанной с новым общим курсом. Создатели Берклеевского курса стремились изложить в учебнике классическую физику, органически связав ее с основнычн идеями специальной теории относительности, квантовой физики и статистики,— именно в этом-то и заключены основные достоинства учебника.

Курс предназначен не только для физиков, но и для будущих инженеров, химиков н биологов. Объем его значительно превосходит претензии даже физиков и оставляет поэтому как преподавателю, так и студенту' большую свободу в выборе материала. Следует отметить прекрасную организацию курса. Превосходные рисунки, большое количество задач различной трудности (часто из смежных с физикой областей), описание классических опытов и выдержки из оригинальных работ увеличивают ценность и привлекательность курса.

Инициатива перевода на русский язык Берклеевского курса физики в значительной степени принадлежит проф. С. П. Капице. Настоящий том отредактирован проф. А. О. Вайсенбергом. Мы уверены, что Берклеевский курс физики окажется интересным н полезным широкому кругу учащихся и преподавателей. А. И. Шальнпкоа ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА 7 ТОМА Автор последнего, пятого, тома Берклеевского курса физики— Фредерик Рейф, профессор университета в Беркли, известный рабатами в области экспериментальной физики твердого тела н низких температур.

Пятый том Берклеевского. курса соответствует курсу термодинамики и кинетической теории вещества, обычно излагаемому сразу после механики. Перенос столь фундаментальных и тонких вопросов в конец курса общей физики имеет много преимуществ. Действительно, к этому времени студент успевает ознакомиться с основными ндеямн строения атома и квантовой механики и приобретает, таким образом, хорошую основу для понимания статистической физики. Отказавшись от традиционного изложения, автор подробно и с большой ясностью рассматривает основные идеи статистической физики и на базе последней излагает основные термодинамические законы.

Эта программа выполнена весьма последовательно и на высоком педагогическом уровне. Особенно следует отметить тщательное и подробное рассмотрение флуктуаций, понятия температуры, рисунки распределения частиц, полученные с поэющью электронной вычислительной машины, и систематическое использование системы спинов для иллюстрации статистического поведения частиц. Мы надеемся, что книга будет полезна студентам различных специальностей и заинтересует преподавателей. А. О. Вайсенберг ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К БЕРКЛЕЕВСКОМУ КУРСУ ФИЗИКИ Данный учебник представляет собой двухгодичный курс обшей физики, предназначенный для студентов, специализирующихся в области исследовательской работы, а также и для будущих инженеров.

Мы желали представить классическую физику, насколько это возможно, в том виде, в каком она используется физиками-профессионалами, работающими на апереднем крае» исследований. Мы пытались создать курс, который акцентировал бы основные положения физики. Нашей особой задачей было естественное введение в курс классической физики идей специальной теории относительности, квантовой фпзпкп п статистической физики.

Курс предназначается для любого студента, изучавшего физику в средней школе. Математика, включающая математический анализ, должна проходиться одновременно с данным курсом. В настоящее время в С1ВА создается несколько новых курсов физики. Мысль написать новый курс физики овладевает многими учеными-физиками, с одной стороны, благодаря успехам развития естественных и прикладных наук, с другой стороны, под влиянием того возросшего интереса к науке, который теперь существует в средней и высшей школе. Основные идеи данного курса были сформулированы Ф.

Моррисоном из Корнелльского университета н Ч. Киттелем во время обсуждения, имевшего место в конце 1961 г. Мы пользовались поддержкой Дж, Мэйса и его коллег из Национального фонда науки и У. Мишеля, тогдашнего председателя комиссии по преподаванию физики в колледжах. Для ведения работы на первых стадиях был создан неофициальный комитет, в который вначале входили: Л.

Альварец, У. Фреттер, Ч. Киттель, У. Найт, Ф. Моррисон, Э. Нарселл, М. Рудерман и Дж. Захариас. Комитет впервые собралчя в мае 1962 г. в Беркли; в это время им и была намечена предварительная принципиально новая схема построения курса физики. Ввиду занятости некоторых членов комитета его состав был изменен в январе !964 г., и ныне комитет состоит из авторов настоящего учебника. Вклад других участников отмечен в предисловиях к отдельным томам. Предварительный план и его концепции оказали большое влияние на окончательную разработку материала курса. План раскрывал в деталях темы и их соотношения, которые, как мы полагаем, должны и могут быть преподнесены студентам начальных курсов, специализируюшимся по исследовательскому либо инженерному профилю.

В наши намерения никак не входило создавать курс, предназначенный лишь для одаренных студентов или студентов, прошедших предварительную подготовку. Мы намеревались представить принципы физики с единой и необычной точки зрения, и потому отдельные части курса могут показаться новыми не только студентам, но и преподавателям. Курс состоит из пятп томов: 1. Механика (Китте.ть, Найт, Рудерман). 11.

Электричество и магнетизм (Парселл). 111. Волны (Крауфорд). 1т'. Квантовая физика (Вихман). Х'. Статистическая физика (Рейф). Авторы каждого тома были свободны выбирать стиль и метод изложения, которые казались наиболее подходящими для их предмета. Первоначальная разработка данного курса привела А.

Портнов к мысли о создании нового практикума по классической физике, ныне известного как Верклеевская физическая лаборатория. Может показаться, что в нашем курсе, излагающем основы физики, эксперименту уделено недостаточное внимание. Дело, однако, в тои, что важнейшие эксперименты выполняются в лаборатории, которая создана специально для того, чтобы дополнить курс лекций.

Ю. Комминс, Ф. Крауфорд-младший, У. Найт, Ф. Моррисон, Л. Портос, 3. Парселл, Ф. Рейф, М. Рудер.иан, Э. Вихман, Ч. Киттель (председатель) Беркли, Калифорнии ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К Ч ТОЛ1У Последний, пятый, зои Берклеевского курса физики посвящен изучению больших (т. е. микроскопических) систем, состоящих из огромного числа атомов или молекул, и является введением к статистической механике, кинетической теории и термодинамике.

При рассмотрении материала автор не придерживался исторического подхода и отошел от традиционных методов изложения. Его целью было рассмотреть предмет с современной точки зрения и показать, с возможно большей ясностью и последовательностью, что главные идеи атомной теории образуют базу, которой достаточно для описания и предсказания основных свойств макроскопическнх систем. Создавая эту книгу, автор имел в виду студента, который прошел курсы элементарной физики и строения атома и впервые приступает к статистической физике. Все изложение основано на единственном принципе, а именно на стремлении изолированной системы достичь состояния наименьшей упорядоченности. Хотя внимание сосредоточено на простейших системах, их рассмотрение производится с помогцью весьма общих методов, имеющих широкое применение.

Автор старался получить важнеишие соотношения наибо. лес быстрым и прямым путем, стремясь пробудить этим физическую интуицию читателя. Автор подробно обсуждает физические идеи, не вдаваясь в математическую сторону проблемы, широко использует простые примеры для иллкзстрацин общих и абстрактных концепций, и постоянно производит численные опенки наиболее важных величин, с тем, чтобы связать теорию с реальным миром наблюдения и опыта. Содержание этого тома тщательно отобрано, так как целью автора было рассмотреть наиболее фундаментальные идеи, которые необходимы не только будущему физику, но и химику, биологу или инженеру.

Указания для преподавателей и студентов являются путеводителем по книге. Необычный способ расположения материала объясняется тем, что макроскопическое и атомное рассмотрения явлений проводятся параллельно. Разумеется, такой подход ни в коей мере не лшиает студента преимуществ традиционного способа изложения. В частности, следует отметить следующее: 1.