В книге с современных позиций рассмотрены некоторые ключевые проблемы физики высокотемпературной плазмы и магнитного термоядерного синтеза, которые принято считать классическими и к которым время от времени возвращается научная мысль из-за необходимости учёта новых эффектов, расширения области применимости, а также из-за прогресса в смежных научных направлениях. Приведены как хорошо известные, так и оригинальные результаты, полученные большей частью в работах автора; описываются некоторые довольно универсальные математические методы и подходы, продуктивность которых демонстрируется на относительно простых примерах.

Книга предназначена для студентов магистратуры, аспирантов и научных сотрудников физических специальностей.

Эта книжка написана на основе лекций, прочитанных мною в декабре 2013 г. слушателям Высшей школы физики, организованной руководством государственной корпорации по атомной энергии Росатом для молодых сотрудников своих предприятий. Основная цель школы формулировалась как расширение профессионального кругозора молодых физиков путём знакомства с близкими к их профессиональной деятельности областями науки, сведения о которых до этих пор ограничивались либо весьма общими представлениями, либо знаниями, полученными в вузе. Поэтому, говоря о физике плазмы и термоядерном синтезе, я старался, во-первых, дать достаточно общее представление о предмете и, во-вторых, ограничиться лишь наиболее фундаментальными проблемами этой науки. Вместе с тем мне казалось важным использовать формат Школы для того, чтобы на примере рассматриваемых задач физики плазмы познакомить слушателей с апробированными математическими методами, давно вошедшими в арсенал теоретической физики и активно используемыми в практике теоретической работы, однако не попавшими в базовые учебники и не ставшими привычными рабочими инструментами выпускника классического или технического университета. К числу таких методов я отношу технику перенормировок, асимптотических разложений, формализм производных Ли, теорию симметрии дифференциальных уравнений, вариационные методы и т.п. По моему представлению, владение соответствующим математическим аппаратом и приёмами численного моделирования позволяет использовать их при решении самых разных задач, в том числе и в сфере профессиональной деятельности слушателей. Поэтому данную книжку можно рассматривать и как иллюстрацию продуктивности используемых методов на примере задач физики плазмы.

Вместе с тем мне хочется верить в то, что она будет интересна студентам и аспирантам, специализирующимся в области физики плазмы и термоядерного синтеза, а также работающим в данной области молодым специалистам, стремящимся освоить или закрепить полезные методы исследования актуальных задач, возникающих в повседневной научной практике.

Классическим задачам физики плазмы посвящено довольно много литературы. Считая необходимым воспроизведение базовых результатов, уже вошедших в многочисленные существующие учебники разного уровня, я, тем не менее, старался дополнить их новыми сведениями или расширить область их применимости. Выбор таких дополнений, равно как и самих рассматриваемых проблем, не может не быть субъективным и отражает, разумеется, вкусы автора и принятую им иерархию ценностей. Поэтому я счёл возможным цитировать, главным образом, лишь распространённые учебники и монографии, ссылаясь на относительно «свежие» оригинальные статьи лишь в редких случаях, когда соответствующие результаты, в том числе полученные с участием автора, ещё не попали в учебники. Я приношу извинения своим многочисленным коллегам, результаты которых не нашли отражения в книжке или не были процитированы.

Поскольку лекции ориентированы на читателей-физиков, я старался не злоупотреблять чрезмерно «математизацией» изложения и придерживался весьма умеренного, так называемого физического уровня строгости, когда доказываются только ключевые утверждения, а все необходимые предположения о дифференцируемости, интегрируемости и прочем подразумеваются. Математические понятия, знание которых выходит за обычные университетские рамки, формулируются и обсуждаются в тексте. Обычно соответствующие параграфы могут быть опущены без ущерба для дальнейшего понимания. Однако я полагал, что некоторые математические сведения для удобства читателей должны быть представлены в законченном виде хотя бы в справочных целях…

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Книги на ту же тему

1. Газовая электроника и физика плазмы в задачах, Швилкин Б. Н., 1978
2. Введение в физику плазмы, Смирнов Б. М., 1975
3. Основы электродинамики плазмы: Учебник для физических специальностей университетов. — 2-е изд., перераб. и доп., Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А., 1988
4. Основные принципы физики плазмы, Ишимару С., 1975
5. Вопросы теории плазмы. Выпуск 5, Леонтович М. А., ред., 1967
6. Лекции по физике плазмы, Синельников К. Д., Руткевич Б. Н., 1964
7. Лекции по физике плазмы, Франк-Каменецкий Д. А., 1964
8. Введение в физику плазмы, Чен Ф., 1987
9. Магнитная газодинамика и динамика плазмы, Бай Ши-и, 1964
10. Физика плазмы и магнитная гидродинамика, Рабинович М. С., ред., 1961
11. Магнитная гидродинамика, Куликовский А. Г., Любимов Г. А., 1962
12. Управляемые термоядерные реакции, Арцимович Л. А., 1961
13. Физические процессы в плазме токамака, Мирнов С. В., 1983
14. Численные модели плазмы и процессы пересоединения, Березин Ю. А., Дудникова Г. И., 1985
15. Физика высокотемпературной плазмы, Саймон А., Томпсон У., 1972
16. Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980