Electrodinámica clásica es un libro de texto escrito por el físico teórico de partículas y nuclear John David Jackson . El libro se originó como notas de clase que Jackson preparó para enseñarelectromagnetismo a nivel de posgrado primero en la Universidad McGill y luego en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . [1] Destinado a estudiantes de posgrado, y a menudo conocido como Jackson para abreviar, [2] ha sido una referencia estándar sobre su tema desde su primera publicación en 1962. [3] [4] [5]
El libro es conocido por la dificultad de sus problemas y su tendencia a tratar conclusiones no obvias como evidentes por sí mismas. [4] [6] Una encuesta de 2006 realizada por la American Physical Society (APS) reveló que 76 de los 80 departamentos de física de los EE. UU. encuestados requieren que todos los estudiantes de posgrado de primer año completen un curso utilizando la tercera edición de este libro. [6] [7]
Los temas avanzados tratados en la primera edición incluyen magnetohidrodinámica , física del plasma , la forma vectorial de la teoría de difracción de Kirchhoff , relatividad especial y radiación emitida por cargas en movimiento y en colisión. [8] La elección de estos temas por parte de Jackson está dirigida a estudiantes interesados en física teórica en general y física nuclear y de alta energía en particular. Los métodos matemáticos necesarios incluyen cálculo vectorial, ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, series de Fourier , función de Green y algunas funciones especiales (las funciones de Bessel y los polinomios de Legendre ). [9]
En la segunda edición, se añadieron algunos temas nuevos, incluidos los parámetros de Stokes , las relaciones de dispersión de Kramers-Kronig y el problema de Sommerfeld-Brillouin. Los dos capítulos sobre relatividad especial se reescribieron por completo, y los resultados básicos de la cinemática relativista se trasladaron a los problemas y se reemplazaron por una discusión sobre el lagrangiano electromagnético. Se modificaron los materiales sobre radiación de transición y colisión y campos multipolares. Se añadieron 117 problemas nuevos. [10]
Mientras que las dos ediciones anteriores utilizan unidades gaussianas , la tercera utiliza unidades del SI , aunque sólo en los primeros diez capítulos. Jackson escribió que esto es un reconocimiento del hecho de que prácticamente todos los libros de texto de pregrado sobre electrodinámica emplean unidades del SI y admitió que había "traicionado" un acuerdo que tenía con Edward Purcell de que se apoyarían mutuamente en el uso de unidades gaussianas. En la tercera edición, algunos materiales, como los de magnetostática e inducción electromagnética, fueron reorganizados o reescritos, mientras que otros, como las discusiones sobre física del plasma, fueron eliminados por completo. Una adición importante es el uso de técnicas numéricas. Se agregaron más de 110 problemas nuevos. [11]
Según una reseña de Modern Electrodynamics de Andrew Zangwill publicada en 2015 en el American Journal of Physics , "el texto clásico de electrodinámica durante las últimas cuatro décadas ha sido la obra monumental de JD Jackson, el libro del que la mayoría de los físicos de la generación actual tomaron su primer curso". [4]
LC Levitt, que trabajó en el Laboratorio de Investigación Científica de Boeing, comentó que la primera edición ofrece un tratamiento lúcido, completo y autónomo del electromagnetismo, que va desde la ley de Coulomb de la electrostática hasta los campos propios y la reacción de la radiación. Sin embargo, no considera la electrodinámica en medios con dispersión espacial ni la dispersión de la radiación en materia a granel. Recomendó Electrodynamics of Continuous Media de Lev Landau y Evgeny Lifshitz como suplemento. [8] [nota 1]
El crítico Royce Zia, del Instituto Politécnico de Virginia, escribió que, según muchos estudiantes y profesores, un problema importante de la primera edición del libro era lo matemáticamente pesado que era, lo que distraía a los estudiantes de la física esencial. En la segunda edición, se abordaron muchos problemas, se agregaron discusiones más perspicaces y se eliminaron diagramas engañosos. Los capítulos ampliados sobre las aplicaciones del electromagnetismo acercaron a los estudiantes a la investigación. [12]
El físico Wayne Saslow, de la Universidad Texas A&M, observó que se añadieron al texto algunas aplicaciones nuevas e importantes, como la fibra óptica y las guías de ondas dieléctricas , que son cruciales en la tecnología de las comunicaciones modernas, y las fuentes de luz de sincrotrón , responsables de los avances en la física de la materia condensada, y que fragmentos del capítulo eliminado sobre magnetohidrodinámica y física del plasma estaban dispersos por todo el texto. Saslow argumentó que la amplia formación de Jackson en ingeniería eléctrica, física nuclear y de alta energía le fue útil para escribir este libro. [2]
Ronald Fox, profesor de física en el Instituto de Tecnología de Georgia, opinó que este libro se compara bien con Electricidad y magnetismo clásicos de Melba Phillips y Wolfgang Panofsky , y con La teoría clásica de campos de Lev Landau y Evgeny Lifshitz . [nota 2] La electrodinámica clásica es mucho más amplia y tiene muchos más problemas para que los estudiantes resuelvan. Landau y Lifshitz es simplemente demasiado denso para ser utilizado como libro de texto para estudiantes de posgrado principiantes. Sin embargo, los problemas en Jackson no pertenecen a otras ramas de la física, como la física de la materia condensada y la biofísica. Para obtener resultados óptimos, uno debe completar los pasos entre ecuaciones y resolver muchos problemas de práctica. Las lecturas y referencias sugeridas son valiosas. La tercera edición conserva la reputación del libro por la dificultad de los ejercicios que contiene y por su tendencia a tratar las conclusiones no obvias como evidentes por sí mismas. Fox afirmó que Jackson es el texto más popular sobre electromagnetismo clásico en la era de posguerra y que el único otro libro de posgrado de fama comparable es Mecánica clásica de Herbert Goldstein . Sin embargo, mientras que el texto de Goldstein se ha enfrentado a la competencia de Métodos matemáticos de mecánica clásica de Vladimir Arnold , Jackson permaneció sin rival (a partir de 1999). Fox tomó un curso avanzado sobre electrodinámica en 1965 utilizando la primera edición de Jackson y enseñó electrodinámica de posgrado por primera vez en 1978 utilizando la segunda edición. [13]
Jagdish Mehra , físico e historiador de la ciencia, escribió que el texto de Jackson no es tan bueno como el libro del mismo nombre de Julian Schwinger et al . Mientras que Jackson trata el tema como una rama de las matemáticas aplicadas, Schwinger integra las dos, iluminando las propiedades de los objetos matemáticos utilizados con los fenómenos físicos. A diferencia de Jackson, Schwinger emplea métodos variacionales y funciones de Green extensivamente. Mehra cuestionó el uso de unidades del SI en la tercera edición, que consideró más apropiadas para la ingeniería que para la física teórica. Más específicamente, argumentó que los campos eléctricos y magnéticos no deberían tener unidades diferentes porque son componentes del tensor de intensidad del campo electromagnético . [3] El propio Jackson respondió a la revisión de Mehra . [14]
Andrew Zangwill, físico del Instituto de Tecnología de Georgia , señaló las críticas mixtas sobre Jackson después de examinar la literatura y las reseñas en Amazon. Señaló que Jackson a menudo omite los detalles al pasar de una ecuación a la siguiente, lo que a menudo es bastante difícil. Afirmó que cuatro instructores diferentes en su escuela habían trabajado en una alternativa a Jackson utilizando notas de clase desarrolladas en aproximadamente una década con el objetivo de fortalecer la comprensión de los estudiantes de la electrodinámica en lugar de tratarla como un tema de matemáticas aplicadas. [6]
Thomas Peters, de la Universidad de Zúrich, sostuvo que si bien Jackson históricamente ha estado entrenando a estudiantes para realizar cálculos matemáticos difíciles, una tarea que sin duda es importante, la electrodinámica implica mucho más que eso. Escribió que Modern Electrodynamics de Andrew Zangwill ofrece una "estimulante mirada fresca" sobre este tema. [15]
James Russ, físico experimental de alta energía de la Universidad Carnegie Mellon , opinaba que los ejemplos son un desafío y que los puntos finos de la física a menudo se dejan como ejercicios. Añadió que Modern Electrodynamics de Andrew Zangwill es una mejor opción para los estudiantes de posgrado principiantes, pero Jackson ofrece una cobertura más completa y sigue siendo una buena referencia. Recomendó tener ambos en la estantería. [4]
