Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор __________С.Н. Гурбатов

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса
"НЕРАВНОВЕСНАЯ СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И КИНЕТИКА"
для направления 511500 - Радиофизика
(цикл общепрофессиональных дисциплин магистерской подготовки)
Н. Новгород - 2001

1. Организационно - методический раздел.

    Цель данного курса - дать магистрам важнейшие составляющие общефизической культуры и единый подход к пониманию и изучению динамических и статистических явлений, продемонстрировав их глубокую взаимосвязь.
    Вопросы неравновесной статистической физики имеют особую актуальность при анализе волновых процессов в плазмоподобных средах, в связи с новыми возможностями сильных воздействий на системы и среды (мощными акустическими, радио- и оптическими источниками, электронными, ионными пучками), совершенствованием микроструктур, прогрессом техники прецизионных радиофизических измерений.

Студенты изучают и осваивают:

• классическую и современные интерпретации статистико-термодинамических принципов и панораму их важнейших следствий, необходимых, в частности, для понимания статистических основ нелинейной физики и анализа флуктуационных эффектов в неравновесных радиофизических системах (плазменных, полупроводниковых, вакуумных, термо-, акусто- и опто- электронных,микропроводниковых и др.);
• современный статистический аппарат; универсальные флуктуационно-диссипационные теоремы и соотношения взаимности;

Обсуждаются:

• принципиальные традиционные ошибки и парадоксы;
• критерии сильной неравновесности и нелинейности, условия линеаризации систем, критерии малости и гауссовости флуктуаций, обоснование и конструктивная критика широко используемых понятий эффективных частот соударений, длин и времен свободного пробега, эффективных шумовых температур, эффективных материальных констант и ,в целом, статистико-термодинамическая корректность используемых физических моделей;
• компьютерные демонстрации статистических моделей.

    Изучению неравновесной статистической физики и кинетики должно предшествовать усвоение следующих дисциплин: математической физики, теории вероятностей, классической механики, квантовой физики, классической электродинамики, термодинамики и статистической физики.

2.Содержание курса.

I. КЛАССИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА.

    Цепочка уравнений Боголюбова для неравновесных функций распределения. Кинетическое уравнение самосогласованного поля.
    Газокинетическое уравнение Больцмана. Интеграл столкновений. Стационарное решение уравнения Больцмана. Возрастание энтропии. Средняя длина свободного пробега. Модельный интеграл столкновений.
    Кинетическая теория волн в плазме. Пространственная дисперсия в плазме. Диэлектрическая проницаемость бесстолкновительной плазмы. Волны в плазме. Затухание Ландау.
    Вывод уравнений динамики сплошной среды из кинетического уравнения Больцмана. Уравнения баланса массы, импульса, энергии.

II. ОСНОВЫ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ.

    Уравнение непрерывности. Закон изменения плотности импульса. Закон изменения плотности энергии.
    Первый принцип термодинамики. Уравнение баланса энтропии. Второй принцип термодинамики для элемента сплошной среды.
    Малые отклонения от равновесия. Феноменологические уравнения. Симметрия кинетических коэффициентов.

III. ПРИНЦИПЫ НЕЛИНЕЙНОЙ НЕРАВНОВЕСНОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ.

    Пространственно-временная симметрия микродинамики и ее макропроявления. Нарушенная симметрия. Флуктуации. Динамика. Броуновское движение.
    Вероятность траекторий. Вариационный аппарат. Полиспектрально-организованные структуры. Функциональная форма флуктуационно-диссипационной теории.
    Временная обратимость и причинность. Статистические инварианты и их термодинамические следствия. Флуктуационно-диссипационные теоремы. Нелинейные соотношения взаимности. Перекрестные физические эффекты. Cоотношения Онсагера. Каноническая форма нелинейной неравновесной термодинамики.
    Открытые системы. Общая статистическая структура уравнений переноса. Формулы Грина-Кубо и их нелинейные обобщения. Нелинейные аналоги закона Кирхгоффа. Эффективная температура. Электромагнитные шумы.
    Общая теория флуктуаций и нелинейные физические модели. Марковская теория и уравнения Ланжевена.
    Эволюция основных идей кинетики и статистики от Больцмана до наших дней. Критика кинетических теорий. Флуктуационные аномалии. Нелокальные стохастические модели в физике.
    Статистико-термодинамические и информационные проблемы физики сверхточных измерений.

3.Распределение часов курса по темам и видам работ.

4. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля.

Текущий контроль: контрольная работа по темам I и II.

Итоговый контроль: экзамен по темам I - III.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

5.1. Рекомендуемая литература (основная).

1. Боголюбов Н.Н.. Проблемы динамической теории в статистической физике. Избр.тр. Т.II. - Киев: Наукова думка, 1970.
2. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика - М.: Наука, 1979.
3. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. - М.: Наука, 1977.
4. Терлецкий Я.П. Статистическая физика. - М. Наука,1973.
5. Климонтович Ю.Л. Кинетическая теория электромагнитных процессов. - М.: Наука, 1980.
6. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. - М.: ИЛ, 1960.
7. С.де Гроот, Мазур П. Неравновесная термодинамика. - М.: Мир, 1964.
8. Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. -М., Наука, 1971.
9. Стратонович Р.Л. Нелинейная неравновесная термодинамика. - М.: Наука, 1985.
10. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. - М., Изд. МГУ, 1987.
11. Бочков Г.Н. Флуктуации в неравновесных радиофизических системах. Учебное пособие. Н.Новгород: Изд. ННГУ, 1981.

Составители программы:
профессор В.Г. Гавриленко, доцент Г.Н.Бочков