Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1. Теория равновесных систем. Термодинамика (Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1. Теория равновесных систем. Термодинамика.djvu), страница 3

Такой благоприятный для термодинамики вариант чтения курса, естественно; находил отражение в отдельных книгах по термодинамике и отдельных книгах по статистической физике, которые потом уже начинали самостоятельную жизнь. При принятом теперь на физическом факультете МГУ варианте, когда макроскопическая термодинамика читается практически месяц и когда эта глава не является самой трудной для ее понимания аудиторией (в математическом же отношении она откровенно примитивйа) и доминирующей в курсе, возникает необходимость в соответствующиМ образом сбалансированном учебнпм пособии или списке рекомендованной литературы. Как-то не в духе времени рекомендовать студентам в качестве «дополнительного чтения» в течение семестра или при подготовке к экзаменам объемные руководства (при общей значительной загруженности учебными и не только учебными делами они в основном игнорируют подобные рекоменлации или воспринимают их чрезмерность как форму насмешки).

В связи с этим в своем обзоре автор ограничивается абсолютным минимумом дополнительной литературы, воспользовавшись для этого рекомендациями программы по данному курсу, ознакомившись с которым читатель поймет, что рассчитанный на семестр суммарный объем литературы только из этого списка превышает разумные нормы восприятия нормального студента даже в случае его исключительного прилежания.

Однако следует заметить, что даже беглое знакомство с этими руководствами (просмотренными хотя бы по принципу рекомендованного рекламамй ускоренного чтения страниц «наискосок») весьма поучительно с точки зрения расширения кругозора, так как у читателя появляется возможность сравнить предложенные автором подходы к изложению основного материала с бытующим в литературе. Итак, по первому тому курсв — Базаров И.

П. Термодинамика. М., 1983. 343 с.— ато достаточно популярный учебник университетского уровня, выдержавший несколько изланий. Из известного и неоднократно переиздававшегося цикла учебников И том 3 нвстовщ«го мвввиив. Првдиоювие и первачу издпнию по теоретической физике Л.Д. Ландау и Е. М. Лифшица к нам непосредственное отношениее имеет том Ч (Статистическая физика. М., ! 970.

583 с.) (но второму тому курса), несколько сложный для студентов не теоретиков. Хорошо известны старшему ноколению пособия М. А. Леонтовича «Введение в термодинамику» и Статистическая физика», переизданные в виде одной книги в 1983 г. (первые два томя курса). Из зарубежных переведенных изданий упомянем два прекрасных руквводввва: Хуанг я. Статистическая механика.

М„!966 и Хубо Р, Статистическая механика. М.; 1967. Автор считает, что огромную пользу приносит знакомство (пусть'даже нвдоскональное) с оригинальным изложением основных вопросов теории, нанример, желающему полнее разобраться в методе корреляционных функций можно порековюндовать основополагающую работу акад. Н. Н. Боголюбова «Динамические проблемы в статистической физике» (М., 1946; последнее переиздание см:. Боголюбов Н. гг'. Ивбранн ые труды по статистической физике.

Изд-во М ГУ, ! 979), желафще му ознакомиться с идеологией и формулировками самого Гиббса — его монографию *Основные принципы статистической механики» (см:. Лгббс.Д. Термодинамика. Статистическая физика, М., 1982). Эти рекомендации можно было бы, уже выходя за рамки ояиска, предлагаемого программой, продолжить и далее, так как почти в каждой издаиной у нас книге по статистической физике имеются яркие места и интересные находки, но мы услояилиеь выше ограничиться обзором лишь минимального их числа. Покончив в основном с методическими вопросами, скажем несколько.

слов об истории предмета. Именно об истории термодинамики и статистической Физики как научных направлений, а не о развитии представлений человека о тепле, холоде, огне и сырости. Конечно, современному исследователю идея Аристотеля, жившего в !У в. до н.з., о построении мироздания с помощью четырех изначальных стихий представляется, может быть, и образной, но не научной, и общая коицецция его —. совсем не материалистической. Все так. Но ие надо также забывать, что именно ои ввел в обиход слово «физика» (два из его научных трактатов назывались «Рнув1са», от греческого !вовы — природа, и «Месйагйса») и определил понятие движения в природе как изменения вообще.

Трудно, конечно, теперь «думать за Аристотеля». Расилывчатость и общность формулировок и идей древних, а подчас и,не очень древних мыслителей так и подталкивают использовать отделйные,нх положения в нужном для нас смысле, чтобы тем самым как бы подкрепить свою аргументацию их высоким авторитетом. Эти, идеи высказывались достаточно неупорядоченно, и были притом самыми разнообразными.

Про неправдоподобные и откровенно мистические человечвство почти что забыло. Те же, которые оказались созвучными физическим представлениям Х!Х-ХХ вв., всномнили, нх повторяют, не нереставая удивляться «нрозбрливости» древних философов (при этом в их раснлывчатые формыгяодчас вкладывают смысл, о котором авторы прошедших времен и не подозревали). Вопрос о воздействии иа систему и ее реакции (т.е. изменении ее состояния, ее движения в обобщенном нонимании) был далеко не тривиальным, пока натурфилософы не додумались рационально разделить общее изменение состояния системы на отдельные виды движений: тело может смешаться (изменение механического состояния), тело может нагреваться (изменение термодинамического состояния) и т.д., включая и любые сочетания отдельных крайних случаев.

Сяедует заметить, кстати, что предложенное Аристотелем смысловое разделение видов движений на естественные (происходящие самопроизвольно) и вынужденные (нроисходящие под действием сил), если его отнести к термодинамическим системам, не так узг бессмысленно: самопроизвольное изменение состояния,в направлении достижения состояния равновесия составляет существо нулевого начала термодинамики, а пропорциональность скорости вынужден!гого движения приложенной. силе характерна для движения тел в вязкой среде (Аристотель не представлял себе Предисловие х первому изданию свободного механического движения и не знал закона инерции, зти представления сформировались много позже, лишь в эпоху Галилея (С.

Са1йе1, 1б09)). Однако все же следует признать, что в целом, несмотря иа образность и яркость отдельных высказываний, никто из натурфилософов античности рюумных с современной точки зрения основ теории теплоты не заложил. Если обратизъся к теории теплоты как к дисциплине, которую проходят на Г«курсе физического факультета, то это не часть натурфилософии, а раздел теоретической физики, имеющий достаточно определенное и четкое строение.

Возникновение же теоретической физики обычно связывают с работами Ньютона. Именно ои (!. Хеччоп, 1687) более трехсот лет назад залежил основы первого ее раздела — теоретической механики, причем сформулировал ее как замкнутый аппарат, который позволил решать любые задачи о механическом движений тел на.уровне математического расчета. По ньютоновскому образцу в последующее время стали строиться и другие рашелы теоретической физики. В идеальном варианте структуру такого раздела можно представить следующим образом; а) формируются аксиомы (или начала), исходные положения теории. При этом определяется не только условный язык, не только устанавливается ойределенная договоренность чю и как называть и понимать (т.е.

своеобразная «конвенция» взаимопонимания Пуанкаре), но и круг явлений, охватываемый этими началами, и общие ограничения данного теоретического направления (т.е. «конвенция» заключается не для удобства осуществления последующих мысленных экспериментов, а в соответствии с объективной реальностью и с полным пониманием, области применимости принимаемых аксиом); б) формируется математический аппарат теории, например принятые в а) аксиомы записываются в виде замкнутой системы уравнений со всеми условиями, необходимыми для получения (в принципе, конечно) 'однозначных ий решений; в) приложение этого аппарата дая расчета конкретных физических задач (не исключено, что при этом будут разрабатываться специальные математические методы аналитического или численного исслрдования и т.д.

и т. п.). Сопоставление получаемых в результате этих расчетов результатов с экспериментом служит той обратной связью, которая подтверждает, а иногда и корректирует систему исходных аксиом теории и ее ограничений. Заметим, кстати, что при таком идеальйом построении теории некоторые из ее выводов могут быть использованы.в качестве части аксиом, которые при этом становятся уже «продуктом» теории (разные варианты обратных постановок проблем). Так что иногда бывает, что вопрос о том, какие именно положения следует выбрать в качестве исходных, а какие должны.получаться как следствие, не имеет однозначного решения, и разные авторы подходят к вопросу об аксиоматике по-разному в соответствии со своим пониманием предмета, с принадлежностью к оцрвделеииой школе и т.

п. Все сказанное выше относится, естественно, к идеальному варианту воплощения формы построения какой-либо теории. Не надо забывать, однако, что и по отношению к аксио»|вгике какого-либо из разделов теоретической физики существует своя «проблема Геделя». Конечно, в связи с развитием машцнной техники, методы которой начинают вытеснять аналитический подход, в котором каждый шаг совершается и контролируется исследователем,'проблема непротиворечивого построения системы исходных аксиом в математике, которую достаточно остро поставил Курт Гедель (К. С!х!е!, 193! ) по отношению к исходным ее разделам, становится особенно актуальной.

В теоретической физике дело обстоит все же спокойнее в основном благодаря иному, чем у математиков, подходу к самому процессу исследования. Обычно физики Предословпе е первому издвнвег лаже и не обсуждают возможности появления геделевской проблемы (сознепщьно или делают вид, что не замечают ее) и берут некоторую исходную теоретнчес кую схему (возможно, что и неполную или переопределенную, но освященную авторитетами), называя ее исходными уравнениями, началами или еше как-либо, и если потом по мере развития формализма применительно к конкретным физическим задачам возникает опасность появления нефизическиХ решений, то они не воспринимают это как крах теории или трагедию замысЛа, в тут же усматривают те дополнительные условия, использование которых исключает появление нефизических результатов, молчаливо полагая, что эти уточнения, реализуемые обычно в виде определенных математических действий или просто рецептов, не имеют, как говорят юристы, обратной силы действия.