Классическая электродинамика — учебник , написанный физиком-теоретиком элементарных частиц и ядерным физиком Джоном Дэвидом Джексоном . Книга возникла как конспекты лекций, которые Джексон готовил для преподавания электромагнетизма на уровне аспирантов сначала в Университете Макгилла , а затем в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн . [1] Предназначенный для аспирантов и часто известный как Джексон для краткости, [2] он является стандартным справочником по своему предмету с момента его первой публикации в 1962 году. [3] [4] [5]
Книга печально известна сложностью поставленных в ней задач и тенденцией рассматривать неочевидные выводы как самоочевидные. [4] [6] Опрос, проведенный в 2006 году Американским физическим обществом (APS), показал, что 76 из 80 опрошенных физических факультетов США требуют, чтобы все аспиранты первого курса прошли курс с использованием третьего издания этой книги. [6] [7]
Продвинутые темы, рассматриваемые в первом издании, включают магнитогидродинамику , физику плазмы , векторную форму теории дифракции Кирхгофа , специальную теорию относительности и излучение, испускаемое движущимися и сталкивающимися зарядами. [8] Выбор Джексоном этих тем ориентирован на студентов, интересующихся теоретической физикой в целом и физикой ядра и высоких энергий в частности. Необходимые математические методы включают векторное исчисление, обыкновенные уравнения и уравнения в частных производных, ряды Фурье , функцию Грина и некоторые специальные функции ( функции Бесселя и полиномы Лежандра ). [9]
Во втором издании были добавлены некоторые новые темы, в том числе параметры Стокса , дисперсионные соотношения Крамерса-Кронига и проблема Зоммерфельда-Бриллюэна. Две главы по специальной теории относительности были полностью переписаны, при этом основные результаты релятивистской кинематики были перенесены в проблемы и заменены обсуждением электромагнитного лагранжиана. Доработаны материалы по переходному и столкновительному излучению и мультипольным полям. Добавлено 117 новых задач. [10]
В то время как в двух предыдущих изданиях используются единицы Гаусса , в третьем используются единицы СИ , хотя и только для первых десяти глав. Джексон написал, что это является признанием того факта, что практически во всех учебниках для студентов по электродинамике используются единицы СИ, и признал, что он «предал» соглашение, которое он заключил с Эдвардом Перселлом о том, что они будут поддерживать друг друга в использовании гауссовских единиц. В третьем издании некоторые материалы, например, по магнитостатике и электромагнитной индукции, были переработаны или переписаны, а другие, например, обсуждения физики плазмы, были вообще исключены. Одним из важных дополнений является использование численных методов. Добавлено более 110 новых задач. [11]
Согласно обзору книги Эндрю Зангвилла « Современная электродинамика» , опубликованному в Американском журнале физики в 2015 году , «классический текст по электродинамике последних четырех десятилетий был монументальной работой Дж. Д. Джексона, книгой, из которой большинство физиков нынешнего поколения черпали свои знания». первый курс." [4]
Л.К. Левитт, работавший в научно-исследовательской лаборатории Боинга, отметил, что первое издание предлагает ясное, всестороннее и самостоятельное рассмотрение электромагнетизма, начиная от закона электростатики Кулона и заканчивая собственными полями и реакциями излучения. Однако она не рассматривает электродинамику в средах с пространственной дисперсией и рассеяние излучения в объемном веществе. В качестве дополнения он рекомендовал «Электродинамику сплошных сред» Льва Ландау и Евгения Лифшица . [8] [примечание 1]
Рецензент Ройс Зиа из Политехнического института Вирджинии написал, что, по мнению многих студентов и профессоров, главная проблема первого издания книги заключалась в том, насколько математически тяжелая книга была, что отвлекало студентов от основных принципов физики. Во втором издании были рассмотрены многие проблемы, добавлены более глубокие обсуждения и удалены вводящие в заблуждение диаграммы. Расширенные главы, посвященные применению электромагнетизма, приблизили студентов к исследованиям. [12]
Физик Уэйн Саслоу из Техасского университета A&M заметил, что к тексту были добавлены некоторые важные новые приложения, такие как волоконная оптика и диэлектрические волноводы , которые имеют решающее значение в современных коммуникационных технологиях, а также источники синхротронного света , ответственные за достижения в физике конденсированного состояния, и что по тексту разбросаны фрагменты вырезанной главы по магнитогидродинамике и физике плазмы. Саслоу утверждал, что обширный опыт Джексона в области электротехники, ядерной физики и физики высоких энергий сослужил ему хорошую службу при написании этой книги. [2]
Рональд Фокс, профессор физики Технологического института Джорджии, высказал мнение, что эта книга хорошо сравнима с « Классической теорией электричества и магнетизма» Мельбы Филлипс и Вольфганга Панофски , а также «Классической теорией полей» Льва Ландау и Евгения Лифшица . [примечание 2] Классическая электродинамика гораздо шире и содержит гораздо больше задач, которые предстоит решить студентам. «Ландау и Лифшиц» слишком сложна, чтобы ее можно было использовать в качестве учебника для начинающих аспирантов. Однако проблемы Джексона не относятся к другим разделам физики, таким как физика конденсированного состояния и биофизика. Для достижения оптимальных результатов необходимо заполнить шаги между уравнениями и решить множество практических задач. Предлагаемая литература и ссылки ценны. Третье издание сохраняет репутацию книги благодаря сложности содержащихся в ней упражнений и своей тенденции рассматривать неочевидные выводы как самоочевидные. Фокс заявил, что Джексон является самым популярным текстом по классическому электромагнетизму в послевоенную эпоху и что единственной другой выпускной книгой сопоставимой известности является « Классическая механика» Герберта Гольдштейна . Однако, хотя текст Гольдштейна столкнулся с конкуренцией со стороны « Математических методов классической механики» Владимира Арнольда , Джексон оставался неоспоримым (по состоянию на 1999 год). Фокс прошел углубленный курс электродинамики в 1965 году, используя первое издание Джексона, и впервые преподавал электродинамику для аспирантов в 1978 году, используя второе издание. [13]
Джагдиш Мехра , физик и историк науки, писал, что текст Джексона не так хорош, как одноименная книга Джулиана Швингера и др . В то время как Джексон рассматривает этот предмет как ветвь прикладной математики, Швингер объединяет их, освещая свойства математических объектов, используемых с физическими явлениями. В отличие от Джексона, Швингер широко использует вариационные методы и функции Грина . Мехра не согласился с использованием единиц СИ в третьем издании, которое он считал более подходящим для техники, чем для теоретической физики. В частности, он утверждал, что электрические и магнитные поля не должны иметь разные единицы измерения, поскольку они являются компонентами тензора напряженности электромагнитного поля . [3] Сам Джексон ответил на отзыв Мехры . [14]
Эндрю Зангвилл, физик из Технологического института Джорджии , отметил неоднозначные отзывы о Джексоне после изучения литературы и обзоров на Amazon. Он отметил, что Джексон часто упускает детали при переходе от одного уравнения к другому, что часто бывает довольно сложно. Он заявил, что четыре разных преподавателя в его школе работали над альтернативой Джексону, используя конспекты лекций, разработанные примерно за десять лет, с целью укрепить понимание студентами электродинамики, а не рассматривать ее как тему прикладной математики. [6]
Томас Петерс из Цюрихского университета утверждал, что, хотя Джексон исторически обучал студентов выполнять сложные математические расчеты, задача, которая, несомненно, важна, электродинамика представляет собой нечто большее, чем это. Он написал, что «Современная электродинамика» Эндрю Зангвилла предлагает «стимулирующий свежий взгляд» на эту тему. [15]
Джеймс Расс, физик-экспериментатор в области высоких энергий из Университета Карнеги-Меллона , придерживался мнения, что примеры сложны, и тонкости физики часто оставляют в качестве упражнений. Он добавил, что «Современная электродинамика» Эндрю Зангвилла — лучший выбор для начинающих аспирантов, но Джексон предлагает более полный охват и остается прекрасным справочным материалом. Он рекомендовал иметь оба продукта на полке. [4]
