Математическая физика

Рассмотрены обратные задачи восстановления начальных условий, граничных и внутренних источников процессов переноса. В рамках теории реализации динамических систем определены уравнения Гельфанда – Левитана – Марченко – Крейна для решения обратной спектральной задачи Штурма – Лиувилля. Развит метод функциональной идентификации коэффициентов для нелинейных нестационарных уравнений теплопроводности. Обратные задачи математической физики классифицированы как структурные свойства распределенных динамических систем и их дискретных аппроксимаций. Для специалистов в области математической физики и математической теории систем, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующей специализации.

Монография относится к актуальной области математического моделирования в современных задачах физики плотной плазмы. Изложены математические вопросы магнитной газодинамики, представлены численные модели соответствующих физических процессов. При исследовании двумерных МГД-течений специальное внимание уделено роли и моделированию эффекта Холла. Обсуждаются особенности численного решения МГД-задач. Приведены примеры расчетов магнитных ловушек для удержания плазмы и дан подробный обзор моделей ускорения плазмы магнитным полем в каналах. Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, интересующихся МГД-моделированием плазмы, в том числе начинающих работать в этой области и не имеющих узкоспециальной подготовки.

Излагаются основания физики на базе нового подхода к построению объединенной теории пространства-времени и физических взаимодействий (бинарной геометрофизики), который опирается на понятие отношений между событиями. Физический фундамент данного подхода составляют: 1) реляционная концепция классического пространства-времени, 2) концепция дальнодействия (теория прямого межчастичного взаимодействия Фоккера–Фейнмана), альтернативная теории поля, 3) теория S-матрицы в физике микромира, 4) принципы многомерных геометрических моделей физических взаимодействий типа теорий Калуцы и Клейна и 5) идея о макроскопической природе классического пространства-времени. Математическая основа реляционного подхода обеспечивается теорией бинарных систем комплексных отношений, являющихся прообразом систем отсчета в теории относительности. Обосновывается принципиальная возможность представления оснований геометрии и фундаментальных физических понятий микромира в терминах бинарных систем комплексных отношений низших рангов (размерностей). Для специалистов в области теоретической физики, студентов и преподавателей физико-математических факультетов университетов и лиц, интересующихся принципами построения физики.

Учебное пособие содержит необходимый физико-математический базис, достаточный для рассмотрения задач тепломассопереноса в ядерных энергетических установках. Излагаются основы термомеханики сплошных сред, освещаются вопросы теплопроводности, конвективного теплообмена в однофазных и многофазных средах. Основное внимание уделяется исследованию процессов, протекающих в водоохлаждаемых реакторах, в первую очередь с водой под давлением. Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Физика», «Ядерные физика и технологии».

Предлагаемое учебное пособие, содержащее теорию и задачи, предназначено для студентов технических вузов и может служить методическим обеспечением спецкурса по уравнениям математической физики. Приведены подробные решения типовых задач, поэтому пособие может быть полезным при самостоятельном изучении курса.

Сборник «Задачи для детей от 5 до 15 лет» вызвал много отзывов. И дети, и взрослые читатели часто сожалели, что там были только математические задачи, – ведь и всё естествознание заслуживает столь же активного, творческого к себе отношения. Теперь я отвечаю на эти пожелания – следуя скорее Яну Амосу Каменскому, чем современным педагогам, то есть всегда стремясь быть понятным читателю, не имеющему предварительных знаний (но столь же любознательному, как большинство подростков).

Данное издание продолжает серию учебных пособий по теоретической механике, выпускаемых кафедрой теоретической механики и мехатроники механико-математического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. В пособии приводятся подробные решения задач основных типов по курсу «Аналитическая механика». Издание предназначено для студентов и аспирантов естественно-научных факультетов университетов, а также преподавателей теоретической механики.

Эта книга, оригинал которой впервые вышел в свет в 1897 году – перевод классической монографии по теории римановых поверхностей и тэта-функций. Изложение ведется в непривычном современному читателю классическом стиле конца XIX века. Основной упор делается не на изложение общих теорий, а на получение явных формул. Издание книги на русском языке вызвано тем, что в последние десятилетия XX века многочисленные задачи математической и теоретической физики (например, метод обратной задачи рассеяния и конечнозонного интегрирования, задачи теории автодуальных калибровочных полей и др.) оказались тесно связанными с кругом проблем, которым посвящена книга Бейкера. Знакомство с этой книгой будет очень полезно всем математикам и физикам, занимающимся алгебраической геометрией или интегрируемыми системами.

Монография посвящена изучению поляронных эффектов в двухэлектронных системах теории биполяронов большого радиуса, D–центров, обменно-связанных пар, межполяронного взаимодействия и косвенных взаимодействий примесных центров через поля элементарных возбуждений кристаллической решетки. Проанализированы различия между двухцентровой и одноцентровой моделями континуального биполярона в изотропных и анизотропных кристаллах. Показано, что учет межэлектронных корреляций может значительно понизить энергию биполярона и D–центра и обменно-связанных пар мелких водородоподобных центров. Двухцентровая конфигурация биполярона соответствует мелкому побочному минимуму и нестабильна. Обменное взаимодействие между пекаровскими поляронами, обусловленно фотонами, носит антиферромагнитный характер и превышает ферромагнитное взаимодействие, соответствующее прямому кулоновскому обмену между электронами, локализованными в поляронных потенциальных ямах. Обсуждается возможность возникновения высокотемпературной сверхпроводимости, вызванной сверхтекучестью биполяронов, а также вопросы, связанные с вингнароской кристаллизацией поляронного газа. В континуальном приближении рассмотрены эффекты, связанные с влиянием носителей тока в зоне проводимости, или дырок в валентной зоне на энергию локализованных и автолокализованных состояний, эффекты автолокализации заряженных частиц в плазме твердого тела и электролитах, косвенные взаимодействия парамагнитных центров с плазменными колебаниями носителей тока в твердых телах. Значительная часть монографии посвящена примерам нахождения энергетического спектра локализованных и свободных поляронов и биполяронов вариационными методами с использованием минимизации многопараметрических функционалов. Расчеты проводились с учетом пространственной корреляции – прямой зависимости волновой функции системы от межэлектронного расстояния. Рассмотрены пределы сильной связи, так же методы нахождения энергии с учетом поляронных эффектов при произвольной величине электрон-фононных взаимодействий. Приведены многочисленные результаты численных расчетов энергии двухэлектронных систем для ряда конкретных кристаллов, а также для различных параметрах электрон-фононного взаимодействия. Рекомендована в печать Ученым советом ИФП НАН Украины и Ученым советом ИМПБ РАН. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 13-01-07004-д

Изложены элементы теории интегральных преобразований. Рассмотрены основные классы интегральных преобразований, играющие важную роль в решении задач математической физики, электротехники, радиотехники. Теоретический материал проиллюстрирован большим числом примеров. Отдельный раздел посвящен операционному исчислению, имеющему важное прикладное значение. Содержание учебника соответствует курсу лекций, который авторы читают в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Для студентов технических университетов и вузов, аспирантов и научных сотрудников, использующих аналитические методы в исследовании математических моделей.

Рассмотрены различные постановки задач математической физики для дифференциальных уравнений и частных производных и основные аналитические методы их решения, проанализированы свойства полученных решений. Изложено большое число линейных и нелинейных задач, к решению которых приводит исследование математических моделей различных процессов в физике, химии, биологии, экологии и др. Содержание учебника соответствует курсу лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов технических университетов. Может быть полезен преподавателям, аспирантам и инженерам.

В книге изложена математическая постановка ряда двумерных задач внешней и внутренней аэродинамики, связанных с обтеканием тел до-, транс- и сверхзвуковым потоком вязкого совершенного газа и течением газа в плоских и осесимметричных каналах. Описан метод численного моделирования на основе уравнений Навье–Стокса и Рейнольдса в предположении Буссинеска относительно рейнольдсовых напряжений с использованием двухпараметрической дифференциальной модели турбулентности. Проанализирован обширный расчетный материал по обтеканию тел и движению газа в каналах простой конфигурации при наличии областей отрывного течения (круговой цилиндр, ромбовидный профиль, осесимметричные и плоские каналы, течение газа в высокотемпературной аэродинамической трубе) в широком диапазоне изменения определяющих параметров задачи. Монография рассчитана на научных сотрудников и инженеров в области аэродинамики, аспирантов и студентов старших курсов университетов и технических вузов, специализирующихся в области теоретической, вычислительной и прикладной аэродинамики.

В книге изложены методы расчета квазистационарного электромагнитного поля замкнутых и разомкнутых многосвязных немагнитных оболочек с неоднородной и анизотропной проводимостью. В основу расчета положены замена оболочки проводящей поверхностью и скалярное интегральное уравнение для функции вихревого тока. Значительное внимание уделено явным представлениям оператора интегрального уравнения, исследованию его свойств, оценкам интегральных параметров электромагнитного процесса и приближенным формулам. Рассмотрены установившийся и переходный режимы для неподвижных и движущихся оболочек. Приведены многочисленные примеры расчетов. Эффективность теории демонстрируется задачами о электродинамическом подвесе транспортных средств, о потерях на вихревые токи в оболочках-экранах криотурбогенератора и транспортного криомодуля. Для научных работников и инженеров, специализирующихся в области расчета электромагнитных полей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-08-07105, не подлежит продаже

В книге дан вывод уравнений математической физики, приведены классические постановки основных задач и изложены методы их решения. В отличие от известных учебников данное пособие содержит новый материал по уравнениям смешанного типа, моделирующим околозвуковые течения. Допущено УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению ВПО 010400 «Прикладная математика и информатика».

В книге рассматривается математическая постановка начальных и начально-краевых задач электродинамики, условия существования и единственности их решений. Изложены основные этапы и основные численные методы решения задач электродинамики: метод конечных разностей, метод конечных элементов, метод конечного интегрирования, метод моментов, метод матрицы линий передачи. Рассмотрены методы аппроксимации уравнений и граничных условий, методы расчета электромагнитного поля в ближней и дальней зонах, алгоритмы вычисления параметров электродинамических систем и антенн. Приводятся примеры расчета. Книга предназначена инженерам, научным работникам и аспирантам, работающим в области вычислительной электродинамики, микроволновой электроники и техники. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-02-07000

В книге обобщаются результаты фундаментальных исследований газодинамики переноса вещества в тесных двойных звездах, находящихся на стадии обмена массой. Приводятся основные сведения о физике процессов обмена веществом в тесных двойных системах. Рассмотрены общие принципы численного моделирования и представлен обзор современных численных методов, наиболее часто применяемых для решения газодинамических астрофизических задач. Представлены результаты численного моделирования газодинамики вещества в тесных двойных системах без магнитного поля. Рассмотрены изменения в картине течения, вызванные наличием магнитных полей в тесных двойных системах. Книга предназначена научным работникам, аспирантам и студентам старших курсов, обучающимся по специальности «Астрофизика». Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-02-07104д

В книге рассмотрены современные методы расчета межчастичного взаимодействия, электронной структуры и моделирования неупорядоченных структур. Особое внимание уделено методикам моделирования, основанным на методе сильной связи. Обсуждаются методы молекулярной динамики, обратного Монте-Карло, многогранников Вороного, а также Шоммерса и Реатто. Методом многогранников Вороного подробно исследуется структура ближнего порядка построенных моделей. Подробно рассмотрен развиваемый авторами метод моделирования неупорядоченных систем. Он применен для расчета электронной структуры и свойств некристаллических систем различных типов. Объяснено поведение электропроводности и магнитной восприимчивости металлического расплава при переходе металл–неметалл, а также температурная зависимость скорости звука. Рассмотрены развитые авторами аналитические методы расчета электронной структуры и магнитных свойств, основанные на использовании функций Грина в приближении сильной связи. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 10-03-0702

В монографии представлен сравнительный анализ различных термодинамических моделей уравнений состояния. Рассмотрены основные идейные предпосылки теоретических методов и эксперимент. Основное внимание уделено описанию состояний, представляющих наибольший интерес для физики высоких плотностей энергии, которые либо уже получены, либо в обозримом будущем могут быть получены в контролируемых условиях на Земле, либо реализуются в астрофизических объектах на разных этапах их эволюции. Рассмотрены также ультраэкстремальные астрофизические и ядернофизические приложения, где на термодинамику вещества существенное влияние оказывают релятивизм, мощные гравитационные и магнитные поля, тепловое излучение, превращение ядерных частиц, нейтронизация нуклонов и деконфайнмент кварков. Для широкого круга специалистов, занимающихся уравнениями состояния вещества и физикой высоких плотностей энергии, а также для студентов старших курсов и аспирантов. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-02-07006

Задачник по физике атомного ядра и частиц для студентов высших учебных заведений, изучающих физику в рамках общего курса. Книга написана на основе многолетнего опыта преподавания физики атомного ядра и частиц на физическом факультете Московского государственного университета. Состоит из трех глав и содержит более 500 задач с решениями и комментариями по всем основным разделам субатомной физики. Первая глава представляет теоретический обзор, который может рассматриваться как методическая разработка семинарских занятий по физике атомного ядра и частиц. В ней собраны основные физические положения и формулы, иллюстрируемые решением более 100 задач. Вторая глава – это собственно задачник, включающий около 400 задач по основным разделам физики атомного ядра и частиц. Третья глава посвящена взаимодействию частиц и излучений с веществом. Она написана в форме теоретического обзора, дополненного решением более 40 задач. Книга предназначена не только студентам общефизических специальностей, но также студентам-физикам, специализирующимся в области физики ядра и частиц. Она будет полезна магистрам и аспирантам, педагогам и инженерам, специалистам смежных естественно-научных дисциплин. Рецензент: профессор В.Г. Недорезов (Институт ядерных исследований Российской академии наук)

Книга содержит точные решения около 1200 нелинейных уравнений математической физики и механики. Рассматриваются уравнения параболического, гиперболического, эллиптического и других типов. Особое внимание уделено уравнениям общего вида, которые зависят от произвольных функций. Помимо уравнений второго порядка рассматриваются также уравнения третьего, четвертого и более высоких порядков. Во 2-е издание включено в два раза больше уравнений и точных решений, чем в первое издание 2002 года. Приведены решения уравнений, встречающихся в различных областях теоретической физики, механики и химической технологии (в теории тепло- и массопереноса, теории волн, гидродинамике, нелинейной акустике, теории горения, нелинейной оптике, ядерной физике и др.). В приложении описаны методы обобщенного и функционального разделения переменных. Рассмотрены конкретные примеры применения этих методов для построения точных решений нелинейных уравнений с частными производными. Справочник предназначен для широкого круга научных работников, преподавателей вузов, инженеров и студентов, специализирующихся в различных областях математики, физики, механики, теории управления и инженерных наук.