古典電気力学（書籍）

古典電気力学

第2版​​フロントダストジャケット
著者	ジョン・デイビッド・ジャクソン
言語	英語
主題	電磁気
ジャンル	ノンフィクション
出版社	ジョン・ワイリー・アンド・サンズ
発行日	1962年、1975年、1999年
出版地	アメリカ合衆国
ページ	21 + 808 + 4
番号	0-471-30932-X
OCLC	925677836

古典電磁気学は、理論粒子・原子核物理学者ジョン・デイビッド・ジャクソンが書いた教科書です。この本はジャクソンが最初はマギル大学で、その後イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校で大学院レベルの電磁気学を教えるために作成した講義ノートが元になっています。 ^[1]大学院生向けに書かれており、略してジャクソンと呼ばれることも多い^[2]この本は、1962年に初めて出版されて以来、この分野の標準的な参考書となっています。 ^{[3] [4] [5]}

この本は問題の難しさと、自明でない結論を自明であるかのように扱う傾向があることで有名である。^{[4] [6]}アメリカ物理学会（APS）による2006年の調査では、調査対象となった米国の物理学科80校のうち76校が、大学院1年生全員にこの本の第3版を使ったコースを修了することを義務付けていることが明らかになった。^{[6] [7]}

初版で扱われる高度なトピックには、磁気流体力学、プラズマ物理学、キルヒホッフの回折理論のベクトル形式、特殊相対性理論、移動および衝突する電荷によって放出される放射線などがある。^[8]ジャクソンがこれらのトピックを選んだのは、理論物理学全般、特に原子核および高エネルギー物理学に興味のある学生を対象としている。必要な数学的手法には、ベクトル計算、常微分方程式と偏微分方程式、フーリエ級数、グリーン関数、およびいくつかの特殊関数（ベッセル関数とルジャンドル多項式）などがある。^[9]

第2版​​では、ストークスパラメータ、クラマース・クローニッヒの分散関係、ゾンマーフェルト・ブリルアン問題など、いくつかの新しいトピックが追加されました。特殊相対性理論に関する2つの章は完全に書き直され、相対論的運動学の基本的な結果は問題に移され、電磁ラグランジアンに関する議論に置き換えられました。遷移と衝突の放射と多重極場に関する資料は修正されました。合計117の新しい問題が追加された。^[10]

以前の 2 版ではガウス単位が使用されていたが、第 3 版では最初の 10 章のみ SI 単位が使用されている。ジャクソンは、これは学部生向けの電気力学の教科書のほとんどが SI 単位を使用しているという事実を認めたものであり、エドワード・パーセルとガウス単位の使用を相互に支持するという合意を「破った」ことを認めた。第 3 版では、静磁気学や電磁誘導など一部の資料が再編成または書き直されたが、プラズマ物理学の議論など他の資料は完全に削除された。大きな追加事項の 1 つは数値手法の使用である。110 以上の新しい問題が追加された。^[11]

• はじめにと概要
• 第1章静電気学入門
• 第2章静電気学における境界値問題I
• 第3章 静電気学における境界値問題 II
• 第4章多重極、巨視的媒体の静電気、誘電体
• 第 5 章:静磁気学、ファラデーの法則、準静磁場
• 第6章:マクスウェル方程式、巨視的電磁気学、保存則
• 第7章 平面電磁波と波動伝播
• 第8章:導波管、共振空洞、光ファイバー
• 第9章: 放射システム、多重極場、放射
• 第10章 散乱と回折
• 第11章特殊相対性理論
• 第12章 相対論的粒子と電磁場のダイナミクス
• 第13章: 荷電粒子の衝突、エネルギー損失、散乱、チェレンコフ放射と遷移放射
• 第14章: 移動する電荷による放射
• 第 15 章:制動放射、仮想量子の方法、放射ベータ プロセス
• 第16章:放射減衰、荷電粒子の古典的モデル
• 単位と寸法に関する付録
• 文献
• 索引

1. ジャクソン、ジョン・D. (1962)。古典電気力学（第1版）。ニューヨーク：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。ISBN 0-471-43131-1. OCLC  705218816.
2. ジャクソン、ジョン・D. (1975)。古典電気力学（第2版）。ニューヨーク：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。ISBN 978-0-471-43132-9. OCLC  488784931.
3. ジャクソン、ジョン D. (1999)。古典電気力学(第 3 版)。ニューヨーク: John Wiley & Sons。ISBN 978-0-471-30932-1. OCLC  925677836.

2015年にアメリカ物理学会誌に掲載されたアンドリュー・ザングウィルの『現代電気力学』のレビューによると、「過去40年間の電気力学の古典はJDジャクソンの記念碑的な著作であり、ほとんどの現世代の物理学者が最初に学んだ本である」とのことです。^[4]

ボーイング科学研究所に勤務していたLCレビットは、初版はクーロンの静電気の法則から自己場や放射線反応に至るまで、電磁気学を明快かつ包括的に自己完結的に扱っているとコメントしている。しかし、空間分散を伴う媒体の電気力学やバルク物質の放射線散乱は考慮されていない。彼はレフ・ランダウとエフゲニー・リフシッツの『連続媒体の電気力学』を補足として推奨した。^{[8] [注 1]}

バージニア工科大学の評論家ロイス・ジアは、多くの学生や教授によると、この本の初版の大きな問題は数学的に非常に重く、学生が物理学の本質から注意をそらされることだったと書いている。第2版では多くの問題が対処され、より洞察力のある議論が追加され、誤解を招く図が削除された。電磁気学の応用に関する章が拡張され、学生を研究に近づけ​​た。^[12]

テキサスA&M大学の物理学者ウェイン・サスロウは、現代の通信技術に不可欠な光ファイバーや誘電体導波路、凝縮系物理学の進歩に貢献したシンクロトロン光源など、いくつかの重要な新しい応用がテキストに追加されたこと、そして削除された磁気流体力学とプラズマ物理学の章の断片がテキスト全体に散らばっていることを指摘した。サスロウは、ジャクソンの電気工学、原子核、高エネルギー物理学の幅広いバックグラウンドがこの本の執筆に大いに役立ったと主張した。^[2]

ジョージア工科大学の物理学教授ロナルド・フォックスは、この本はメルバ・フィリップスとヴォルフガング・パノフスキーの『古典電気・磁気』やレフ・ランダウとエフゲニー・リフシッツの『古典場の理論』と比べても遜色ないと考えている。^{[注 2]}古典電気力学ははるかに範囲が広く、学生が解くべき問題がはるかに多い。ランダウとリフシッツの教科書は、大学院生初心者の教科書として使うには密度が高すぎる。しかし、『ジャクソン』の問題は、物性物理学や生物物理学など、物理学の他の分野には関係しない。最適な結果を得るには、方程式の間のステップを埋め、多くの練習問題を解かなければならない。推奨されている読み物や参考文献は貴重である。第3版でも、演習問題の難しさや、自明でない結論を自明であるかのように扱う傾向があることで、この本の評判は維持されている。フォックスは、ジャクソンは戦後最も人気のある古典電磁気学の教科書であり、これに匹敵する有名な大学院向けの教科書はハーバート・ゴールドスタインの古典力学だけだと述べた。しかし、ゴールドスタインの教科書がウラジミール・アーノルドの古典力学の数学的手法との競争に直面している一方で、ジャクソンは（1999年時点で）無敵のままであった。フォックスは1965年にジャクソンの初版を使用して電気力学の上級コースを受講し、1978年に第2版を使用して初めて大学院の電気力学を教えた。^[13]

物理学者で科学史家のジャグディッシュ・メーラは、ジャクソンのテキストはジュリアン・シュウィンガー らによる同名の本ほど良くないと書いている。ジャクソンは応用数学の一分野としてこの主題を扱うのに対し、シュウィンガーはこの2つを統合し、物理現象で使用される数学的オブジェクトの特性を明らかにしている。ジャクソンとは異なり、シュウィンガーは変分法とグリーン関数を広範に採用している。メーラは、第3版でのSI単位の使用に異議を唱えた。SI単位は理論物理学よりも工学に適していると考えたからである。より具体的には、電場と磁場は電磁場強度テンソルの要素であるため、異なる単位を持つべきではないと主張した。^[3] ジャクソン自身もメーラのレビューに反応した。 ^[14]

ジョージア工科大学の物理学者アンドリュー・ザングウィルは、文献やアマゾンのレビューを調査した後、ジャクソンに対する賛否両論のレビューがあることに気づいた。彼は、ジャクソンはしばしば、非常に難しい1つの方程式から次の方程式に移る際に詳細を省略していると指摘した。彼は、自分の学校の4人の講師が、約10年かけて作成した講義ノートを使用して、ジャクソンの代替案に取り組んできたと述べた。その目的は、電気力学を応用数学のトピックとして扱うのではなく、学生の電気力学に対する理解を深めることだった。^[6]

チューリッヒ大学のトーマス・ピーターズは、ジャクソンは歴史的に学生に難しい数学的計算を訓練してきたが、これは間違いなく重要な課題であるが、電気力学にはそれ以上のものがあると主張した。彼は、アンドリュー・ザングウィルの『現代電気力学』がこの主題に「刺激的で新鮮な見方」を提供していると書いている。^[15]

カーネギーメロン大学の実験高エネルギー物理学者ジェームズ・ラスは、例題は難しく、物理学の細かい点は演習問題として残されることが多いという意見だった。彼は、アンドリュー・ザングウィルの『Modern Electrodynamics』は大学院生初心者にはより良い選択だが、ジャクソンはより包括的な内容を提供しており、依然として優れた参考書であると付け加えた。彼は両方を本棚に置くことを勧めた。^[4]

• 電磁気学の教科書一覧
• 電気と磁気に関する論文
• 電気力学入門（教科書）
• 古典力学（教科書）
• 一般相対性理論（教科書）

• ザングウィル、アンドリュー（2013）。現代電気力学。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0521896979。