Математическая физика

теория математических моделей (См. Ритца и Галёркина методы) физических явлений. Занимает особое положение и в математике, и в физике, находясь на стыке этих наук. М. Ф. Тесно связана с физикой в той части, которая касается построения математической модели, и в то же время — раздел математики, поскольку методы исследования моделей являются математическими. В понятие методов М. Ф. Включаются те математические методы, которые применяются для построения и изучения математических моделей, описывающих большие классы физических явлений. Методы М. Ф. Как теории математических моделей физики начали интенсивно разрабатываться в трудах И. Ньютона по созданию основ классической механики, всемирного тяготения, теории света. Дальнейшее развитие методов М.

Ф. И их успешное применение к изучению математических моделей огромного круга различных физических явлений связаны с именами Ж. Лагранжа, Л. Эйлера, П. Лапласа, Ж. Фурье, К. Гаусса, Б. Римана, М. В. Остроградского (См. Остроградский) и многих других учёных. Большой вклад в развитие методов М. Ф. Внесли А. М. Ляпунов и В. А. Стеклов. Начиная со 2-й половины 19 века методы М. Ф. Успешно применялись для изучения математических моделей физических явлений, связанных с различными физическими полями и волновыми функциями в электродинамике, акустике, теории упругости, гидро- и аэродинамике и ряде других направлений исследования физических явлений в сплошных средах. Математические модели этого класса явлений наиболее часто описываются при помощи дифференциальных уравнений с частными производными, получивших название уравнений математической физики (См.

Уравнения математической физики). Помимо дифференциальных уравнений М. Ф., при описании математических моделей физики применение находят интегральные уравнения и интегро-дифференциальные уравнения, вариационные и теоретико-вероятностные методы, теория потенциала, методы теории функций комплексного переменного и ряд других разделов математики. В связи с бурным развитием вычислительной математики (См. Вычислительная математика) особое значение для исследования математических моделей физики приобретают прямые численные методы, использующие ЭВМ, и в первую очередь конечно-разностные методы решения краевых задач. Теоретические исследования в области квантовой электродинамики, аксиоматической теории поля и ряде других направлений современной физики привели к созданию нового класса математических моделей, составивших важную отрасль М.

Ф. (например, теория обобщённых функций, теория операторов с непрерывным спектром). Постановка задач М. Ф. Заключается в построении математических моделей, описывающих основные закономерности изучаемого класса физических явлений. Такая постановка состоит в выводе уравнений (дифференциальных, интегральных, интегро-дифференциальных или алгебраических), которым удовлетворяют величины, характеризующие физический процесс. При этом исходят из основных физических законов, учитывающих только наиболее существенные черты явления, отвлекаясь от ряда его второстепенных характеристик. Такими законами являются обычно законы сохранения, например, количества движения, энергии, числа частиц и т. Д. Это приводит к тому, что для описания процессов различной физической природы, но имеющих общие характерные черты, оказываются применимыми одни и те же математические модели.

Например, математические задачи для простейшего уравнения гиперболического типа .