Курс теоретической физики
Курс теоретической физики — многотомное учебное пособие по теоретической физике, созданное советскими и российскими физиками-теоретиками Львом Давидовичем Ландау и Евгением Михайловичем Лифшицем. Серия, известная также как «Ландау и Лифшиц» или «Ландафшиц», является одним из наиболее авторитетных и широко используемых учебных курсов по физике в мире. Курс отличается строгостью изложения, энциклопедическим охватом материала и оригинальным методологическим подходом, сочетающим глубокую математическую формализацию с физической интуицией.
История создания
Предыстория и замысел
Идея создания единого, логически последовательного курса теоретической физики возникла у Л. Д. Ландау в начале 1930-х годов. В то время существовали разрозненные учебники по отдельным разделам физики, но не было целостного курса, который охватывал бы всю дисциплину от механики до квантовой теории поля. Ландау, известный своим системным мышлением и требовательностью к изложению, поставил задачу создать учебник, который стал бы «настольной книгой» для физика-теоретика.
Первоначально Ландау планировал написать курс самостоятельно, однако в 1935 году привлёк к работе своего ученика и коллегу Е. М. Лифшица. Лифшиц взял на себя основную техническую работу по написанию текста, редактированию и подготовке рукописей, в то время как Ландау определял концепцию, структуру и ключевые физические идеи.
Процесс написания
Работа над курсом началась в середине 1930-х годов в Харькове, где Ландау возглавлял отдел теоретической физики в Украинском физико-техническом институте. Первый том — «Механика» — был опубликован в 1940 году. Однако Великая Отечественная война прервала работу. После войны Ландау и Лифшиц продолжили сотрудничество в Институте физических проблем АН СССР в Москве.
Ключевой особенностью процесса было то, что Ландау лично диктовал или обсуждал с Лифшицем каждую главу, проверяя логику изложения и физическую корректность. Лифшиц затем оформлял материал в виде связного текста, который подвергался многократной переработке. Этот метод обеспечил высокий уровень согласованности и качества всех томов.
Роль соавторов
После гибели Ландау в 1968 году (в результате автомобильной аварии, полученной в 1962 году) работа над курсом была продолжена Е. М. Лифшицем. Для завершения последних томов, особенно по квантовой электродинамике и статистической физике, были привлечены другие известные физики:
- Л. П. Питаевский — стал соавтором томов по статистической физике (часть 2) и кинетике.
- В. Б. Берестецкий — участвовал в написании тома по квантовой электродинамике (том IV, часть 1).
- В. Л. Гинзбург — внёс вклад в том по электродинамике сплошных сред.
Структура и содержание
Курс состоит из 10 томов (в некоторых изданиях тома делятся на части), каждый из которых посвящён отдельному разделу теоретической физики. Тома логически связаны и образуют единую систему.
Полный список томов
| Номер тома | Название | Основные темы |
|---|---|---|
| I | Механика | Классическая механика материальной точки и систем точек, уравнения Лагранжа, законы сохранения, теория столкновений, колебания, движение твёрдого тела. |
| II | Теория поля | Специальная теория относительности, релятивистская механика, электродинамика в вакууме (уравнения Максвелла, распространение волн, излучение), общая теория относительности (гравитация, уравнения Эйнштейна, космология). |
| III | Квантовая механика (нерелятивистская теория) | Основы квантовой механики, уравнение Шрёдингера, операторы, теория возмущений, спин, атомы, молекулы, теория рассеяния. |
| IV, ч. 1 | Релятивистская квантовая теория | Квантование полей (КЭД), уравнение Дирака, квантовая электродинамика, диаграммы Фейнмана, перенормировки. |
| IV, ч. 2 | Квантовая электродинамика | Детальное изложение методов квантовой электродинамики, радиационные поправки, рассеяние фотонов и электронов. |
| V, ч. 1 | Статистическая физика | Термодинамика, статистическая механика классических и квантовых систем, распределения Гиббса, фазовые переходы, идеальные и неидеальные газы. |
| V, ч. 2 | Теория конденсированного состояния | Квантовая статистика, теория ферми- и бозе-жидкостей, сверхпроводимость, сверхтекучесть, магнетизм, фазовые переходы второго рода. |
| VI | Гидродинамика | Уравнения движения идеальной и вязкой жидкости, турбулентность, пограничный слой, звуковые волны, ударные волны, гидродинамика сверхтекучей жидкости. |
| VII | Теория упругости | Теория деформаций, упругие волны, дислокации, термоупругость, нелинейная упругость. |
| VIII | Электродинамика сплошных сред | Электродинамика диэлектриков, магнетиков, проводников, распространение волн в средах, нелинейная оптика, магнито-гидродинамика. |
| IX | Кинетика | Кинетическое уравнение Больцмана, процессы переноса, диффузия, теплопроводность, кинетика плазмы, кинетика фазовых переходов. |
| X | Физическая кинетика | Дополнительные главы кинетической теории, включая квантовую кинетику и процессы в неравновесных системах. |
Характерные особенности
Методологический подход
Курс отличается от многих других учебников тем, что изложение строится не от частного к общему, а наоборот — от наиболее общих принципов (симметрии, законов сохранения, принципа наименьшего действия) к конкретным приложениям. Этот подход, характерный для Ландау, позволяет вывести большинство результатов из небольшого числа фундаментальных постулатов, что делает курс внутренне непротиворечивым и логически стройным.
Математический аппарат
Для своего времени курс был написан на высоком математическом уровне. Авторы активно используют тензорное исчисление, теорию групп, функциональный анализ, теорию обобщённых функций. Однако математика всегда подчинена физическому содержанию и служит инструментом, а не самоцелью.
Стиль изложения
Текст курса характеризуется предельной лаконичностью, отсутствием «воды» и лишних отступлений. Каждое предложение несёт смысловую нагрузку. Формулы и выводы, как правило, даются без промежуточных выкладок, что требует от читателя высокой степени подготовки и самостоятельной работы. Этот стиль, иногда называемый «ландафшицким», стал визитной карточкой курса.
Значение и влияние
В научном мире
«Курс теоретической физики» Ландау и Лифшица переведён на многие языки мира (английский, немецкий, французский, японский, китайский) и является обязательным пособием для студентов-физиков старших курсов и аспирантов во многих университетах. Он оказал огромное влияние на развитие физического образования в СССР и России, а также на подготовку физиков-теоретиков в других странах.
В образовании
Курс стал основой для преподавания теоретической физики в ведущих вузах, таких как Московский физико-технический институт (МФТИ), Московский государственный университет (МГУ), Новосибирский государственный университет (НГУ) и другие. По нему учились и продолжают учиться поколения физиков. Известен так называемый «теоретический минимум» Ландау — набор экзаменов, который необходимо было сдать для поступления в аспирантуру к Ландау. Этот минимум базировался именно на содержании первых томов курса.
Критика
Несмотря на колоссальный авторитет, курс не лишён критики. Основные замечания касаются:
- Высокого порога входа: Изложение требует от читателя серьёзной предварительной подготовки и не подходит для начального знакомства с предметом.
- Сжатости: Лаконичность часто приводит к тому, что многие важные промежуточные шаги и физические пояснения опускаются, что затрудняет понимание для менее подготовленных студентов.
- Устаревания некоторых разделов: В некоторых областях, таких как квантовая теория поля или космология, курс не отражает современного состояния науки (последние дополнения вносились в 1970-1980-е годы). Однако фундаментальные разделы (механика, электродинамика, квантовая механика) остаются актуальными.
Издания и переводы
Первое издание вышло в 1940-х годах. Впоследствии курс многократно переиздавался, дополнялся и исправлялся. Наиболее известные издания:
- Издательство «Наука» (Москва): Основное советское и российское издание.
- Издательство «Физматлит»: Современные переиздания.
- Pergamon Press (Великобритания): Английский перевод, выполненный под редакцией Дж. Б. Сайкса и М. Хамермеша. Этот перевод считается эталонным и широко используется в англоязычном мире.
Интересные факты
- Автомобильная авария 1962 года, в которой Ландау получил тяжёлые травмы, прервала его активную работу над курсом. Последующие тома готовились Лифшицем с соавторами на основе идей и конспектов Ландау.
- Существует легенда, что Ландау требовал, чтобы каждый том можно было читать, не отрываясь от основного текста, то есть все необходимые сведения должны содержаться в самом томе. Это привело к тому, что в каждом томе есть краткие введения, напоминающие читателю о предыдущих результатах.
- Курс часто называют «Ландафшиц» (смесь фамилий Ландау и Лифшиц), что стало неформальным, но общепринятым названием в научной среде.
Источники
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учебное пособие: В 10 т. — М.: Наука, 1973—1989.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика. — 4-е изд. — М.: Наука, 1988. — Т. I. — 215 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. — 7-е изд. — М.: Наука, 1988. — Т. II. — 509 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). — 4-е изд. — М.: Наука, 1989. — Т. III. — 768 с.
- Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Релятивистская квантовая теория. — М.: Наука, 1968. — Т. IV, ч. 1. — 480 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. — 4-е изд. — М.: Наука, 1995. — Т. V, ч. 1. — 606 с.
- Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Статистическая физика. Ч. 2. Теория конденсированного состояния. — М.: Наука, 1978. — 448 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. — 3-е изд. — М.: Наука, 1986. — Т. VI. — 736 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости. — 4-е изд. — М.: Наука, 1987. — Т. VII. — 248 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. — 2-е изд. — М.: Наука, 1982. — Т. VIII. — 620 с.
- Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Физическая кинетика. — М.: Наука, 1979. — Т. X. — 528 с.
BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.
На главную BFOmetr →