Вся мудрость Физтеха в трех томах

В прошлом 2000-ом году появилась, а в этом 2001--ом несколько окрепла робкая, очень робкая надежда на то, что традиция издания физико-математической литературы в нашей стране после краха и леденящего безмолвия 1992-1998 годов постепенно возрождается. Лидерами данного направления, без всякого сомнения, является "Регулярная и хаотическая динамика" — совместное детище Московского и Удмурдского государственных университетов. Не отстает от него, а по ценам далеко опережает, издательство "УРСС" — осколок некогда крупнейшей в Европе издательской корпорации "Мир". Радует продуманной издательской политикой "Московский Центр непрерывного математического образования". Кстати, мало кто помнит, что в необозримо далеком 1999-ом году "РХД" и "МЦНМО" начинали вместе с выпуска прекрасного курса А.А. Белавина и А.Г. Кулакова "Лекции по теоретической физике" в затрапезной мягкой обложке с ужасной полиграфией. Об этой книге я как нибудь напишу отдельную статью, например, под названием "Князь, он и в ватнике князь". Книга того стоит.

Больше внимания физике и математике стало уделять издательство "Наука". В этом году наконец издан долгожданный заключительный том десятитомного курса теоретической физики Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица. "Вузовская книга", предлагая читателям добротные учебные курсы. Посильную лепту вносят небольшие издательства типа "Платона", "Януса" или "Фазиса". Обращает на себя внимание издание книг редакцией журнала "Успехи физических наук". Активизировались издательства ВУЗов. Данные издательства как правило ориентированы на выпуск курсов лекций и методических материалов, созданных преподавателями данного ВУЗа. По большей части подобные издания интересны только для студентов данного учебного заведения, чтобы "все сдать на экзамине и ничего себе не оставить". Но есть исключения. Одно из них -- книги издательства Московского физико-технического института (МФТИ или в просторечии Физтеха). Институт представлять не нужно. Как выпускник Физтеха я твердо уверен, что лучшего физического ВУЗа нет не только в нашей стране, но и во всем мире. Поэтому, любая книга, выпущенная под эгидой Физтеха, является заметным событием для всех, кто изучает или преподает физику в нашей стране.

В декабре этого года на Физтехе в свет вышел последний третий том "Сборника задач по общему курсу физики", составленный на основе оригинальных задач, предлагавшихся на письменных экзаменах по общей физике студентам МФТИ за последние 50 (пятьдесят!) лет. Надо сказать, что курс общей физики давно является рутиной. После энциклопедических пятитомного "Общего курса физики" Д.В. Сивухина и "Фейнмановских лекций по физике", после методически вылизанного трехтомного "Курса общей физики" И.В. Савельева (в новых переизданиях курс превратился в пятитомник), после монографий Яковлева, Кикоинов, Калашникова, Ландсберга, Матвеева и Гольдина что либо существенно новое в преподавании подобного курса физики можно сказать только на стадии изучения ядерной физики и физики элементарных частиц. Однако, существует парадокс: хороших задачников по общему курсу физики, содержащих не только стандарт, известный с середины прошлого ХХ-ого века, но и новые нетривиальные задачи практически нет.

Все студенты пользуются немудрящим набором, в который входят задачники Савельева, Иродова плюс классическое "пятикнижье" под редакцией Яковлева и Сивухина. Удручающая картина. Думаю, ее причина лежит в том, что нигде кроме Физтеха и, возможно, НГУ (тут я могу ошибаться) не проводятся ПИСЬМЕННЫЕ экзамены по общей физике. Для тех, кто не знаком с системой Физтеха, поясню. Традиционно на Физтехе экзамен по каждому из разделов общей физики состоит из двух этапов. Первый включает в себя письменную работу, для которой Кафедра общей физики МФТИ каждые пол года обязана предоставлять оригинальные достаточно сложные задачи. На устном же экзамене студент делает мини-доклад по любой избранной теме, коррелирующей с изучаемым в данном семестре разделом физики, а затем происходит беседа по теории и, если требуется, защита письменной работы. Итоговая оценка выставляется по результатам как письменного, так и устного ответов. Очевидно, что хотя подобная система достаточно громоздка и трудна для реализации (сами попробуйте каждый год придумывать несколько десятков новых оригинальных задач по общей физике), но она позволяет полнее раскрыться таланту каждого студента. Один может молниеносно ответить на каверзный вопрос, а другому комфортнее быть один на один с ручкой и бумагой часа на четыре.

Заметим, что за всю свою более чем полувековую историю Физтех редко радовал широкие круги читателей, вынося на свет божий красивые задачи из кафедрального архива. До представляемого в данной заметке трехтомника такое происходило всего один раз. А именно, в 1978-ом и 1987-ом годах, когда двумя изданиями выходил "Сборник задач по физике. Задачи МФТИ" С.М. Козела, Э.И. Рашбы и С.А. Славатинского (не путать с физтеховскими задачниками для школьноков под редакцией того же С.М. Козела!). Новый трехтомный сборник, издание которого началось в 1998-ом году, содержит на порядок больше задач, чем предыдущий. При этом, многие задачи до этого времени публиковались исключительно во внутренних физтеховских сборниках, которые не были предназначены для продажи, а решения к этим задачам не публиковались вовсе.

Новый трехтомник — истинный кладезь как для студентов младших курсов, желающих испробовать свои пока еще слабенькие силы и знания на просторах НАСТОЯЩИЙ ФИЗИКИ, так и для преподавателей физики в институтах и университетах по всей нашей стране. Идеи абсолютного большинства задач полностью оригиннальны и не известны широким кругам студентов, многие задачи выросли из реальных научных иссследований, которые проводились в нашей стране и зарубежом в последние годы. При этом, для ответов на поставленные вопросы требуются только сообразительность и знание общего курса физики! Задачи, удовлетворяющие столь жестким условиям, труднее придумать, чем решить. А в сборнике подобных задач ТЫСЯЧИ!

Первая часть трехтомника (1998 год) содержит корпус задач по механике, термодинамике и молекулярной физике. Вторая часть (1998 год)-задачи по электричеству, магнитизму и оптике, заключительная (2001 год) — по теории строения вещества, атомной и ядерной физике. Единственным, на мой взгляд, недостатком сборника является относительно небольшое число оригинальных задач, отражающих последние достижения в области физики элементарных частиц и астрофизики. Но, возможно, я излишне пристрастен.

Лучше всего задачник характерезуют задачи, в нем содержащиеся. Поэтому закончу свою рецензию тем, что приведу несколько задач, которые я взял практически наугад по две из каждого тома.

Из "Сборника задач по общему курсу физики", часть 1, "Механика. Термодинамика и молекулярная физика" под редакцией В.А. Овчинкина, М. "Издательство МФТИ", 1998 г.

1. Академик А.Ф. Иоффе для определения амплитуды колебаний ножки камертона подносил к ней стальной шарик на нити вплоть до соприкосновения шарика с ножкой. Какова амплитуда колебаний А ножки камертона, если максимальный подъем шарика при многочисленных опытах после одного отскока оказался равным Н? Частота колебаний ножки камертона равна u. Масса шарика много меньше массы камертона.

2. В рацион питания космонавтов было включено молоко, которое за несколько суток до старта залили в вертикально расположенный цилиндрический сосуд. За это время в молоке образовался состоящий из капелек жира слой, толщина которого оказалась значительно меньше высоты сосуда. Успеет ли восстановиться однородное распределение капель жира в сосуде за такое же время пребывания в невесомости? Считать, что размер капель во времени не меняется и что запуск ракеты (ввиду его кратковременности) не привел к перемешиванию молока.

Из "Сборника задач по общему курсу физики", часть 2, "Электричество и магнетизм. Оптика" под редакцией В.А. Овчинкина, М. "Издательство МФТИ", 1998 г.

3. Сигнал от радиопередатчика, принятый на расстоянии 1 км, равен по мощности уровню собственных шумов приемника. Считая, что шумы обусловлены только тепловыми флуктуациями во входном контуре радиоприемника, оценить, с какого расстояния можно было бы вести прием с тем же соотношением уровней сигнала и шума, если охладить входные цепи радиоприемника до температуры жидкого гелия.

4. Бесконечный экран состоит из двух поляроидных полуплоскостей, граничащих друг с другом вдоль прямой. Главное направление одной из полуплоскостей параллельно, а другой перпендикулярно к этой прямой. На экран перпендикулярно его поверхности падает пучек параллельных лучей естественного света с длиннной волны L. Качественно описать дифракционную картину, получающуюся за экраном.

Из "Сборника задач по общему курсу физики", часть 3, "Атомная и ядерная физика. Строение вещества" под редакцией В.А. Овчинкина, М. "Издательство МФТИ", 2001 г.

5. Оценить, какое минимальное магнитное поле можно обнаружить у звезды типа Солнца с помощью эффекта Зеемана в оптической области спектра.

6. Оценить, при какой плотности потока лазерного излучения может произойти пробой вакуума, то есть разрыв виртуальных электрон-позитронных пар?

Вот такие милые задачки. Всего шесть из нескольких тысяч. Если Вас заинтересовал физтеховский "Сборник задач по общему курсу физики", то его можно приобрести в Москве либо в магазине "Библио Глобус", либо в Канцелярии Мехмата на 15-ом этаже ГЗ МГУ... Либо в киосках на Физтехе, но в последнем случае надо специально предпринять поездку в славный город Долгопрудный, где Физтех обосновался со дня своего основания. Я бы на вашем месте выбрал именно поездку в Долгопрудный.

Обозрение Николая Никитина "Неизбежность странного микромира"