Техника - молодёжи 1970-09, страница 4

наете ли вы, что в микромире тоже как бы дейст-вуют законы социологии? Группируясь в сообщества, «неделимые» (по-гречески а-томы, по-латыни—ин-ди-виды) могут вести себя двумя способами — или как эгоисты, или как коллективисты. Индивидуалисты замкнуты в себе и хаотично расталкивают соседей локтями. Коллективисты же маршируют в ногу, сообразуют свою тактику не только с близлежащими частностями, но и со стратегической обстановкой, с интересами «дальних» сотоварищей. «Атомизированное» общество в микромире — газ, а олицетворение коллективистского строя — плазма.

Молекулы газа нагляднее всего представлять в виде бильярдных шариков. Их площадь поперечного сечения б зависит от молекулярных сил. Радиус сферы действия этих сил намного меньше среднего расстояния d до соседних молекул <^d).

Поведение миллиардов шариков описывается уравнением Больцмана. Оно дает приближенное решение проблемы многих . взаимодействующих атомов газа, упрощая точную механическую задачу многих тел с помощью стастистических, то есть вероятностных оценок. Так, среднюю длину свободного пробега молекул можно определить, зная плотность газа и поперечное сечение.

До работ А. Власова большинство физиков рассуждало примерно так: газ — множество нейтральных шариков, а плазма — тот же газ, только из шариков заряженных. Следовательно, надо вносить поправку на электромагнитные силы, создаваемые зарядом, а в остальном проводить расчеты по тем же больцманов-ским формулам. По этому пути построения теории плазмы шли, в частности, известные физики Лоренц и Ландау.

Однако газовый подход к плазме был недостаточно критическим. «Плазма не газ, а качественно совсем другое, и к ней надо подступаться с другим набором идей, представлений, образов», — заявил А. Власов еще в тридцатые годы. Он подчеркнул тот факт, что электромагнитные силы медленно убывают с расстоянием и, в отличие от молекулярных, дальнодей-ствующие. Более того, радиус действия этих сил вокруг каждой заряженной частицы стремится к бесконечности, захватывает практически все остальные частицы Поэтому плазма не газ, а своеобразная система, стянутая далекими силами. В ней все частицы влияют на одну, а одна — на всех.

Отсюда первое основоположение власовской теории — коллективный характер взаимодействия между частицами в каждый данный момент времени и независимо от степени разрежения среды.

Если мы будем следить за движением какой-либо частицы, то в газе ее центр тяжести между столкновениями будет двигаться в отсутствии внешних сил по

Пролетарии всех стран, соединяйтесь!

Пехнинд- 9

[Молодежи т

Ежемесячный общественно-политический научно-художественный и производственный журнал ЦК ВЛКСМ 38-й год издания

И. КОЛЬЧЕНКО, физик

УСЛЫШАВШИЙ ЭХО огня

прямой линии. В результате акта столкновения частицы могут отклоняться на разные углы в зависимости от микроскопических деталей в их взаимодействии, которые варьируются от одного удара к другому. Уравнение Больцмана вынуждено включать в себя постулат — вводить извне элементы хаоса в процесс соударения.

Для заряженных же частиц, образно говоря, столкновения происходят непрерывно, поскольку взаимодействие частиц друг с другом неустранимо. Хотя траектории каждой заряженной частицы и существуют, они не могут быть описаны ньютоновской механикой, ибо их форма в каждый момент времени во многом определяется участием статистического (случайного) элемента. И в качестве второго основоположения теория А. Власова вводит «вероятность» как первичное начало в поведении частиц плазмы.

Третья фундаментальная посылка теории — новый, тоже статистический механизм возбуждения электромагнитного поля заряженными частицами. В классической электродинамике поля возбуждались элементами заряда, входящими в пространственную структуру каж-доРЬчастицы, а не полным зарядом частицы как целого. Электромагнитное поле зависело от формы и размера носителя заряда. Частицы в виде шара, куба, тора создавали разные поля при одном и том же заряде Но для явлений в плазме структура частиц не должна была сказываться, так как среднее расстояние между носителями заряда очень велико по сравнению с размерами электронов и атомных ядер. В этом заключается одна из центральных трудностей объединения механики с теорией электромагнитного поля.

Если же вслед за А. Власовым допустить, что поля создаются не частями частицы, а зарядом в целом, то память поля о структуре частиц исчезает, полностью устраняются трудности с собственной электромагнитной массой, выступающие при объединении механики заряженных частиц с электродинамикой.

Три вышеуказанных основоположения органично синтезированы в уравнении Власова. Оно основывается на статистических функциях распределения, дающих информацию о вероятностном поведении каждой частицы. Если в газовой теории объектом физического влияния были координаты, скорости и ускорения каждой частицы как материальной точки, то есть локальные (сосредоточенные) представления, то здесь — нелокальные (непрерывно рассредоточенные, «размазанные») функции распределения. Координаты, скорости, ускорения оказываются только полем возможных значений величин, характеризующих частицу.

Новая точка зрения позволила чрезвычайно эффективно учесть воздействие всего коллектива частиц на данную частицу, и наоборот. Обычные механические законы, не содержащие статистики, получаются в тех случаях, когда статистический разброс, описываемый функциями распределения, стремится к нулю. Уравнение Власова включает также другой предельный