Предлагаемое учебное пособие предназначено студентам, изучающим курс физической кинетики. Написано оно в значительной мере по материалам лекций, которые автор читал на протяжении ряда лет на физическом факультете Уральского университета.
Следует сказать несколько слов о принципах отбора представленного читателям материала.
Физическая кинетика, или теория явлений переноса, представляет собой весьма обширную область физики, активно развивающуюся в настоящее время. В последнее десятилетие по этой тематике было издано большое число учебных и монографических работ, в которых излагаются различные аспекты кинетической теории. На первый взгляд кажется, что нет особой нужды в публикации еще одного руководства.
Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что большая часть имеющихся учебных пособий посвящена, если так можно выразиться, азам кинетической теории. Нисколько не преуменьшая пользу изучения основ кинетической теориии (в лекционном курсе этим азам приходится уделять львиную долю времени), необходимо позаботиться и о том, чтобы студент, прослушавший курс теории явлений переноса, представлял, как эта теория развивается в настоящее время. К сожалению, как раз здесь ощущается острый дефицит учебной литературы.
По этой причине в настоящее учебное пособие включен материал, который можно объединить общей рубрикой - новые методы неравновесной статистической механики.
Конечно, было бы наивно думать, что в таком небольшом по объему издании удастся, хотя бы бегло, обсудить все современные достижения неравновесной статистической механики. Поэтому мы ограничились лишь одной, достаточно узкой темой, связанной с применением методики операторов проектирования в теории явлений переноса.
Но, даже таким образом ограничив представленный материал, мы не преследовали цели дать обзор опубликованных результатов, а стремились изложить достаточно подробно несколько близких по духу методик построения теории кинетических явлений. При отборе материала для учебного пособия, конечно, решающими были личный опыт автора и желание познакомить читателя с теми направлениями развития кинетической теории, которые сегодня кажутся наиболее перспективными.
В главе 1 обсуждается общая для всей кинетической теории проблема возникновения необратимого поведения в классических и квантовых системах и подчеркивается эффективность методики операторов проектирования при переходе к необратимой динамике.
Глава 2 посвящена методу неравновесного статистического оператора. Читатель найдет здесь также методику квантово-статистического построения термодинамики неравновесной системы, метод операторов проектирования Мори, а также некоторые примеры практического использования развиваемых методик.
В главе 3 развит метод линейной реакции сильнонеравновесной системы на внешнее механическое возмущение и на базе этой методики вычислена электропроводность горячих электронов. Насколько нам известно, в учебной литературе вопросы построения теории кинетических явлений сильнонеравновесных систем из первых принципов до сих пор не обсуждались, и представленная в главе 3 попытка такого обсуждения является первой.
Глава 4 содержит изложение методики операторов проектирования для построения уравнения движения квазиравновесного статистического оператора и описано применение этого уравнения для вычисления кинетических коэффициентов.
Обсуждаемые в учебном пособии вопросы являются чрезвычайно сложными, и не все они рассмотрены с необходимой степенью строгости. Чтобы не перегружать учебное пособие, зачастую решающим аргументом является физическая разумность, а не строгое математическое доказательство.
Несмотря на это, мы надеемся, что учебное пособие позволит студентам познакомиться с кухней современной теории явлений переноса и при желании даже принять непосредственное участие в развитии квантово-статистической теории кинетических явлений.