Ang mga soliton ay mga alon na nag-iimbak ng impormasyon. Pundamental soliton at gumagamit nito ng mga kamangha-manghang katangian at palatandaan ng solitons

Matapos ang paghahanap sa tatlumpu't taon, natagpuan ang mga differential equation ng nonlinear na may tatlong-dimensional soliton solution. Ang susi ay ang ideya ng "complexation" ng oras, na maaaring makahanap ng karagdagang mga application sa teoretikal na pisika.

Kapag nag-aaral ng anumang pisikal na sistema, ang yugto ng "unang akumulasyon" ng pang-eksperimentong data at ang kanilang pag-unawa ay una. Ang relay ay ipinapadala sa teoretikal na pisika. Ang gawain ng physicist theorist ay upang makuha at malutas ang mga equation sa matematika batay sa naipon na data para sa sistemang ito. At kung ang unang hakbang, bilang isang panuntunan, ay hindi kumakatawan sa isang espesyal na problema, pagkatapos ay ang pangalawang - tumpak. Ang solusyon ng nakuha equation ay madalas na isang walang kapantay na mas mahirap na gawain.

Ito ay kaya ito ay lumiliko out na ang ebolusyon sa oras ng maraming mga kagiliw-giliw na pisikal na mga sistema ay inilarawan nonlinear equation differential.: Ang ganitong mga equation na kung saan ang prinsipyo ng superposition ay hindi gumagana. Ito ay agad na nag-aalis ng mga teoretika ng pagkakataon na gumamit ng maraming karaniwang mga diskarte (halimbawa, pagsamahin ang mga solusyon, mabulok ang mga ito sa isang hilera), at bilang isang resulta, para sa bawat naturang equation, dapat itong imbentaryo ng isang ganap na bagong paraan ng solusyon. Ngunit sa mga bihirang kaso, kapag ang isang integrable equation at ang paraan ng paglutas nito ay matatagpuan, hindi lamang ang unang gawain ay malulutas, kundi pati na rin ang isang bilang ng mga kaugnay na mga problema sa matematika. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga physicists kung minsan, na ipinasok ng "natural na lohika" ng agham, ay unang naghahanap para sa mga integrable equation, at pagkatapos ay sinusubukan din nilang hanapin ang mga ito sa iba't ibang lugar ng theorphism.

Ang isa sa mga pinaka-kahanga-hangang katangian ng naturang mga equation ay mga solusyon sa form soliton - Limitado sa puwang na "piraso ng patlang", na lumipat sa paglipas ng panahon at nahaharap sa bawat isa nang walang pagbaluktot. Ang pagiging limitado sa espasyo at hindi mahahati "bunches", ang mga soliton ay maaaring magbigay ng isang simple at maginhawang matematiko modelo ng maraming mga pisikal na bagay. (Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga soliton, tingnan ang sikat na artikulo N. A. Kudryashov nonlinear waves at solitons // coolant, 1997, No. 2, p. 85-91 at isang libro sa pamamagitan ng A. T. Filippova multician soliton.)

Sa kasamaang palad, naiiba species. Ang mga soliton ay napakaliit (tingnan ang portrait gallery ng solitons), at lahat ng mga ito ay hindi masyadong angkop para sa naglalarawan ng mga bagay sa tatlong-dimensional. space.

Halimbawa, ang mga ordinaryong soliton (na matatagpuan sa equation ng Korteeweg-de Frise) ay naisalokal lamang sa isang dimensyon. Kung ang isang soliton ay "tumakbo" sa tatlong-dimensional na mundo, pagkatapos ay magkakaroon ng pagtingin sa walang katapusang flat membrane na lumilipad pasulong. Gayunpaman, sa likas na katangian, ang mga walang katapusang lamad ay hindi sinusunod, at samakatuwid, ang unang equation ay hindi angkop sa paglalarawan ng tatlong-dimensional na bagay.

Hindi pa matagal na ang nakalipas, natagpuan ang soliton-tulad ng mga solusyon (halimbawa, dromions) ng mas kumplikadong mga equation na naisalokal sa dalawang dimensyon. Ngunit ang mga ito ay nasa tatlong-dimensional na form ay walang hanggan mahaba cylinders, iyon ay, hindi masyadong pisikal. Tunay tatlong-dimensional. Nabigo pa rin ang mga soliton upang mahanap ang simpleng dahilan na may mga hindi kilalang equation na maaaring gumawa ng mga ito.

Sa ibang araw ang sitwasyon ay nagbago nang radikal. Cambridge Mathematics A. Focas, ang may-akda ng kamakailang publikasyon A. S. Focas, Physical Review Letters 96, 190201 (Mayo 19, 2006), pinamamahalaang upang gumawa ng isang makabuluhang hakbang pasulong sa larangan ng matematika physics. Ang kanyang maikling tatlong-pahinang artikulo ay naglalaman ng dalawang natuklasan nang sabay-sabay. Una, natagpuan niya ang isang bagong paraan upang maipakita ang mga integrable equation para sa multidimensional. Mga puwang, at pangalawa, pinatunayan niya na ang mga equation na ito ay may maraming solusyon sa soliton.

Ang parehong mga nakamit ay naging posible salamat sa naka-bold hakbang na kinuha ng may-akda. Kinuha niya ang kilalang mga equation na nakabatay sa dalawang-dimensional na espasyo at sinubukang isaalang-alang ang oras at mga coordinate bilang mahirap unawain, hindi tunay na mga numero. Ito ay awtomatikong nakakuha ng isang bagong equation para sa. apat na dimensional space. at dalawang-dimensional na oras. Ang susunod na hakbang, nagpataw siya ng mga hindi kapani-paniwala na kondisyon para sa pagtitiwala ng mga solusyon mula sa mga coordinate at "beses", at ang mga equation ay nagsimulang ilarawan tatlong-dimensional. Ang sitwasyon depende sa tanging oras.

Kapansin-pansin, tulad ng isang "blasphemous" na operasyon, bilang isang paglipat sa dalawang-dimensional na oras at ang paglalaan ng bagong oras sa loob nito tungkol say axis, hindi malakas na ibinuhos ang mga katangian ng equation. Nanatiling matatag pa rin ang mga ito, at ang may-akda ay pinamamahalaang upang patunayan na kabilang sa kanilang mga solusyon mayroon ding mga descended tatlong-dimensional solitons. Ngayon ang siyentipiko ay nananatiling magsulat ng mga soliton na ito sa anyo ng mga malinaw na formula at galugarin ang kanilang mga ari-arian.

Ang may-akda ay nagpapahayag ng pagtitiwala na ang mga benepisyo ng oras na binuo ng mga ito ay hindi limitado sa mga equation na na-aralan na ito. Inililista nito ang isang bilang ng mga sitwasyon sa matematika physics kung saan ang kanyang diskarte ay maaaring magbigay ng mga bagong resulta, at mga tawag para sa mga kasamahan subukan upang ilapat ito sa iba't ibang uri ng mga modernong teoretikal na pisika.

Ang isa sa mga pinaka-kahanga-hangang at magandang wave phenomena ay ang pagbuo ng nag-iisa waves, o solitons pagpapalaganap sa anyo ng impulses ng hindi nagbabagong anyo at sa maraming respeto katulad na mga particle. Kabilang sa mga phenomena ng Soliton, halimbawa, ang mga alon ng tsunami, impulses ng nerve, atbp.
Sa bagong edisyon (1 Ed. - 1985) ang materyal ng aklat ay makabuluhang reworked, isinasaalang-alang ang pinakabagong mga nakamit.
Para sa mga schoolchildren ng mga senior class, mag-aaral, guro.

Preface to First Edition 5.
Preface to the second edition 6.
Panimula 7.

Bahagi I. Kasaysayan ng Soliton 16.
Kabanata 1. 150 taon na ang nakalilipas 17.
Simula ng teorya ng mga alon (22). Ang Weber Brothers ay nag-aaral ng mga alon (24). Sa mga benepisyo ng teorya ng mga alon (25). Sa mga pangunahing kaganapan ng panahon (28). Agham at lipunan (34).
Kabanata 2. Malaking liblib na alon na si John Scott Russell 37.
Bago ang nakamamatay na pulong (38). Pulong sa isang liblib na alon (40). Hindi iyon! (42). Gayunpaman, umiiral ito! (44). Rehabilitasyon ng isang liblib na alon (46). Pagkakabukod ng isang liblib na alon (49). Wave o maliit na butil? (limampung).
Kabanata 3. Sololon Solitude 54.
Herman helmgolts at nervous salpok (55). Karagdagang kapalaran ng nervous salpok (58). Herman Helmgolts at Vorki (60). "Vortex atoms" Kelvin (68). Panginoon Ross at Vorki sa espasyo (69). Sa linearity at nonlinearity (71).

Bahagi II. Nonlinear oscillations and waves 76 chapter 4. Portrait of a pendulum 77
Ang pendulist equation (77). Maliit na pendulum oscillations (79). Galilee Pendulum (80). Sa pagkakatulad ng mga sukat (82). Pag-save ng Enerhiya (86). Wika ng phase diagram (90). Phase portrait (97). Phase portrait ng isang pendulum (99). "Soliton" na solusyon ng pendulist equation (103). Kilusan ng pendulum at "manu-manong" soliton (104). Final Comments (107).
Alon sa isang kadena ng mga particle na nakatali (114). Retreat sa kasaysayan. Bernoulli pamilya at mga alon (123). D'asimer's waves and disputes sa kanilang paligid (125). Tungkol sa discrete at tuloy-tuloy (129). Kung paano sukatin ang bilis ng tunog (132). Pagpapakalat ng mga alon sa kadena ng mga atomo (136). Paano "marinig" ang agnas ng Fourier? (138). Ang ilang mga salita tungkol sa liwanag dispersion (140). Pagpapakalat ng mga alon sa tubig (142). Anong bilis ang flip ng mga alon (146). Kung magkano ang enerhiya sa alon (150).

Bahagi III. Kasalukuyan at hinaharap asin yatonov 155.
Ano ang teoretikal na pisika (155). Mga ideya ya. I. Frenkel (158). Atomic modelo ng paglipat ng dislocation sa isang phrencel at off-line (160). Dislocations interaction (164). "Live" Soliton Atom (167). Dialogue ng Reader Gamit ang May-akda (168). Dislocations and pendulums (173). Anong mga tunog na alon ang naging (178). Paano makakita ng mga dislocation? (182). Desktop Solitons (185). Iba pang mga malapit na kamag-anak ng dislocations sa matematika linya (186). Magnetic solitons (191).
Maaari ang isang tao na "maging kaibigan" sa isang computer (198). Multidian chaos (202). Eum sorpresa Enrico Fermi (209) Pagbabalik ng Russell Solitude (215). Oceanic Solitons: Tsunami, "Ninth Shaft" (227). Tatlong soliton (232). Solitone Telegraph (236). Nervous na salpok - "elementary particle" ng mga saloobin (241). Omnipresent vortices (246). Josephson Epekto (255). Solitons sa Long Josephson transition (260). Elementary particle at solitons (263). Pinag-isang teorya at mga string (267).
Kabanata 6. Frenkel Solitons 155.
Kabanata 7. Ikalawang Kapanganakan ng Soliton 195.
Mga Application.
Maikling rehistradong palatandaan

Maraming tao ang malamang na natagpuan ang salitang "co-liton", katinig na may mga salitang tulad ng isang elektron o proton. Ang siyentipikong ideya na nagtatago sa likod ng madaling hindi malilimot na salita, kasaysayan at tagalikha nito at nakatuon sa aklat na ito.
Ito ay dinisenyo sa pinakamalawak na hanay ng mga mambabasa na natutunan ang kurso ng paaralan ng pisika at matematika at interesado sa agham, kasaysayan at mga aplikasyon nito. Ito ay sinabi sa mga ito tungkol sa mga soliton hindi lahat. Ngunit karamihan sa kung ano ang nanatili pagkatapos ng lahat ng mga paghihigpit, sinubukan kong sabihin sa sapat na detalye. Kasabay nito, ang ilang mga kilalang bagay (halimbawa, tungkol sa mga oscillations at waves) ay dapat na isumite medyo naiiba kaysa ito ay ginawa sa iba pang mga tanyag na agham at tanyag na pang-agham na mga libro at mga artikulo ako, siyempre, ay malawak na ginagamit. Ilista ang kanilang mga may-akda at banggitin ang lahat ng mga siyentipiko, mga pag-uusap na naimpluwensyahan nila ang nilalaman ng aklat na ito, ganap na imposible, at humihingi ako ng paumanhin sa kanila kasama ang isang malalim na bluer sa taong ito.
Gusto ko lalo na pasalamatan si S. P. Novikova para sa nakabubuo na pintas at suporta, L. G. Aslamazova at Ya. A. Smorodinsky para sa mahalagang payo, pati na rin ang Yu. S. Galpcript at S. R. Filonovich, na maingat na nagbabasa ng manuskrito at nakilala ang maraming mga komento na nag-aambag sa pagpapabuti nito.
Ang aklat na ito ay isinulat noong 1984 at sa paghahanda ng isang bagong edisyon sa may-akda, siyempre, nais kong sabihin tungkol sa mga bagong kagiliw-giliw na mga ideya na ipinanganak kamakailan. Ang mga pangunahing karagdagan ay tumutukoy sa optical at Josephson solitons, ang pagmamasid at paggamit ng kung saan ay kamakailan-lamang na nakatuon sa napaka-kagiliw-giliw na trabaho. Ang seksyon ay medyo pinalawak sa kaguluhan, at sa payo ng huli na Yakov, si Borisovich Zeldovich nang mas detalyado tungkol sa mga shock wave at detonation. Sa dulo ng libro, isang sanaysay sa modernong unipormeng mga teorya ng mga particle at ang kanilang mga pakikipag-ugnayan ay sinubukan din na magbigay ng ilang ideya ng relativistic string - isang bago at halip mahiwagang pisikal na bagay, na may pag-aaral ng pag-asa para sa paglikha ng isang solong teorya ng lahat ng mga pakikipag-ugnayan na kilala sa amin. Nagdagdag ng isang maliit na application ng matematika, pati na rin ang isang maikling pointer ng pangalan.
Maraming mas maliit na mga pagbabago ang ginawa din sa aklat - isang bagay ang itinapon, at isang bagay na idinagdag. Ito ay halos hindi nagkakahalaga ng paglalarawan na ito nang detalyado. Sinubukan ng may-akda na palawakin ang lahat ng bagay na nalalapat sa mga computer, ngunit ang ideyang ito ay kailangang umalis, ang industriya ay magiging mas mahusay na italaga ang isang hiwalay na aklat. Umaasa ako na ang isang masigasig na mambabasa na armado ng ilang computer ay makakapag-imbento ng aklat na ito sa materyal at ipatupad ang sarili nitong mga eksperimento sa computer.
Sa konklusyon, nalulugod akong ipahayag ang aking pasasalamat sa lahat ng mga mambabasa ng unang edisyon, na nakipag-usap sa kanilang mga komento at mga suhestiyon para sa nilalaman at anyo ng aklat. Sinubukan kong isaalang-alang ang mga ito sa pag-moderate.
Wala kahit saan ang pagkakaisa ng kalikasan at ang kagalingan ng maraming bagay ng mga batas nito ay hindi nagpapakita kaya maliwanag tulad ng sa oscillatory at wave phenomena. Ang bawat schoolboy ay madaling sagutin ang tanong: "Ano ang karaniwan sa pagitan ng mga swings, orasan, puso, electric call, chandelier, TV, saksopon at ocean liner?" - At madaling ipagpatuloy ang listahang ito. Siyempre, ang katunayan na ang lahat ng mga sistemang ito ay may o maaaring nasasabik ng mga oscillation.
Ang ilan sa kanila ay nakikita natin ang naked eye, ang iba ay nagmasid sa tulong ng mga device. Ang ilang mga oscillations ay napaka-simple, bilang, halimbawa, pagbabagu-bago sa ugoy, ang iba ay mas mahirap - ito ay sapat na upang tumingin sa electrocardiogram o encephalogram, ngunit palagi naming madaling makilala ang oscillatory na proseso sa katangian repeatability, periodicity.
Alam namin na ang oscillation ay isang pana-panahong kilusan o pagbabago ng estado, at hindi mahalaga na gumagalaw o nagbabago ang estado. Ang pag-aaral ng agham ng mga pag-aaral na pangkalahatang nasa oscillations ng pinaka-iba't ibang kalikasan.
Katulad nito, maaari din nating ihambing ang mga alon ng ganap na iba't ibang kalikasan - mga ripples sa ibabaw ng mga puddles, mga radio wave, ang "green wave" ng mga ilaw ng trapiko sa automotive track - at marami, marami pang iba. Ang agham ng mga alon ay nag-aaral ng mga alon mismo, ginulo ng kanilang pisikal na kalikasan. Ang alon ay itinuturing na proseso ng paglilipat ng paggulo (sa partikular, ang kilusang oscillatory) mula sa isang punto ng daluyan hanggang sa isa pa. Kasabay nito, ang likas na katangian ng daluyan at ang partikular na katangian ng mga exignation nito ay hindi gaanong mahalaga. Samakatuwid, natural na ang oscillatory at sound waves at relasyon sa pagitan ng mga ito ay pag-aaral ngayon ng isang solong agham - teorya
oscillations at waves. Ang pangkalahatang katangian ng mga kurbatang ito ay kilala. Ang orasan na "tik", ang singsing ng tawag, swing swing at creak, radiating sound waves; Sa mga daluyan ng dugo, ang alon ay ipinamamahagi, na aming sinusunod, sinusukat ang pulso; Ang mga electromagnetic oscillations nasasabik sa oscillatory circuit ay pinahusay at dinala sa isang puwang sa anyo ng mga radio wave; "Oscillations" ng mga electron sa atoms ay nagbibigay ng kapanganakan at iba pa.
Kapag ang simpleng pana-panahong alon ng isang maliit na amplitude ng daluyan ng mga particle ay gumagawa ng pana-panahong paggalaw. Sa pamamagitan ng isang bahagyang pagtaas sa amplitude ng alon ng amplitude ng mga paggalaw na ito, ito rin ay nagdaragdag sa proporsyon. Kung, gayunpaman, ang amplitude ng alon ay nagiging malaki, pagkatapos ay maaaring mangyari ang mga bagong phenomena. Halimbawa, ang mga alon sa tubig sa mataas na mga altitude ay nagiging matarik, sila ay nabuo sa pamamagitan ng mga rampa, at sa kalaunan ay lumampas sila. Kasabay nito, ang likas na katangian ng paggalaw ng mga particle ng alon ay ganap na nabago. Ang mga particle ng tubig sa tuktok ng mga alon ay nagsisimula upang ilipat ang perpektong random, iyon ay, regular, ang oscillatory movement napupunta sa irregular, magulong. Ito ang pinaka matinding antas ng nonlinearity ng mga alon sa tubig. Weaker manifestation ng nonlinearity - ang pagtitiwala ng waveform mula sa amplitude nito.
Upang ipaliwanag kung ano ang nonlinearity, dapat mo munang ipaliwanag kung ano ang linearity. Kung ang mga alon ay may napakaliit na taas (amplitude), pagkatapos ay may pagtaas sa kanilang amplitude, sabihin nating, dalawang beses na sila ay nananatiling eksakto ang parehong, ang kanilang anyo at ang bilis ng pamamahagi ay hindi nagbabago. Kung ang isang tulad wave bursts sa iba pang, pagkatapos ay ang nagresultang mas kumplikadong kilusan ay maaaring inilarawan, lamang ang natitiklop ang taas ng parehong mga alon sa bawat punto. Sa ganitong simpleng pag-aari ng linear waves, ang isang kilalang paliwanag ng kababalaghan ng mga alon ng pagkagambala ay batay.
Ang mga alon na may sapat na maliit na amplitude ay palaging linear. Gayunpaman, sa isang pagtaas sa amplitude, ang kanilang hugis at bilis ay nagsisimulang umaasa sa amplitude, at hindi na sila maidaragdag, ang mga alon ay nonlinear. Sa isang malaking amplitude, ang nonlinearity ay bumubuo ng mga ulap at humahantong sa tipping ang mga alon.
Ang waveform ay maaaring i-distort hindi lamang dahil sa nonlinearity. Alam na ang mga alon ng iba't ibang haba ay kumakalat, sa pangkalahatan ay nagsasalita, sa iba't ibang bilis. Ang kababalaghan na ito ay tinatawag na pagpapakalat. Pagmamasid sa mga alon, na tumatakbo sa mga lupon mula sa bato na itinapon sa tubig, madali itong makita na ang mahabang alon sa tubig ay mas mabilis kaysa sa maikli. Kung ang isang maliit na elevation ay nabuo sa ibabaw ng tubig sa isang mahaba at makitid na uka (madaling gawin ito sa mga partisyon, na maaaring mabilis na alisin), pagkatapos ito ay, dahil sa pagpapakalat, mabilis na hatiin sa hiwalay na mga alon ng Iba't ibang haba, mawawala ito at mawala.
Ito ay kahanga-hanga na ang ilan sa mga tubig na ito Holmikov ay hindi nawawala, ngunit nakatira nang sapat, pinapanatili ang kanilang hugis. Upang makita ang kapanganakan ng naturang hindi pangkaraniwang "liblib" na mga alon, hindi lamang, ngunit gayon pa man 150 taon na ang nakalilipas ay natuklasan at pinag-aralan sila sa mga eksperimento, ang ideya kung saan ay inilarawan lamang. Ang likas na katangian ng kamangha-manghang kababalaghan ay matagal na nanatiling mahiwaga. Tila na ito ay sumasalungat sa mga batas ng edukasyon at pagpapalaganap ng alon ng agham. Pagkatapos lamang ng maraming dekada pagkatapos ng pag-publish ng mga ulat tungkol sa mga eksperimento sa mga liblib na alon, ang kanilang misteryo ay bahagyang nalutas. Ito ay naka-out na maaari silang bumuo kapag "balanse" ang mga epekto ng nonlinearity, paggawa ng isang Hollyk palamig at hangarin upang ibagsak ito, at ang mga epekto ng dispersions na gawin itong mas banayad at naghahanap upang lumabo ito. Sa pagitan ng Syrollast nonlinearity at Charibda dispersion at mga liblib na alon ay ipinanganak, medyo tinatawag na solitons.
Na sa aming oras, ang pinaka-kahanga-hangang mga katangian ng solitons ay binuksan, salamat sa kung saan sila ay naging paksa ng kamangha-manghang mga pang-agham na paghahanap. Ang mga ito ay inilarawan nang detalyado sa aklat na ito. Ang isa sa mga kahanga-hangang katangian ng isang liblib na alon ay mukhang isang maliit na butil. Ang dalawang liblib na alon ay maaaring harapin at paagusin ang isang billiard balloon, at sa ilang mga kaso posible na isipin ang isang soliton lamang bilang isang maliit na butil na ang kilusan ay napapailalim sa mga batas ni Newton. Ang pinaka-kahanga-hanga sa Soliton ay ang multipoint nito. Sa nakalipas na 50 taon, maraming nag-iisa na alon ang natuklasan at pinag-aralan, katulad ng mga soliton sa ibabaw ng mga alon, ngunit ganap na umiiral sa iba pang mga kondisyon.
Ang kanilang karaniwang kalikasan ay naging medyo kamakailan, sa huling 20-25 taon.
Ngayon sila ay nag-aaral ng mga soliton sa mga kristal, magnetic materyales, superconductors, sa mga nabubuhay na organismo, sa kapaligiran ng lupa at iba pang mga planeta, sa mga kalawakan. Tila, ang mga soliton ay may mahalagang papel sa proseso ng ebolusyon ng uniberso. Maraming physicists ngayon ay madamdamin tungkol sa ideya na ang elementarya particle (halimbawa, isang proton) ay maaari ring isaalang-alang bilang solitons. Ang mga modernong teorya ng elementarya na mga particle ay mahuhulaan ang iba't ibang hanggang sa naobserbahang solitons, tulad ng mga soliton, carrier magnetic charge!
Nagsisimula na ang paggamit ng mga soliton para sa pag-iimbak at pagpapadala ng impormasyon. Ang pag-unlad ng mga ideyang ito sa hinaharap ay maaaring humantong sa mga rebolusyonaryong pagbabago, halimbawa, sa pamamaraan ng komunikasyon. Sa pangkalahatan, kung hindi mo pa naririnig ang tungkol sa solitons, pagkatapos ay maririnig sa lalong madaling panahon. Ang aklat na ito ay isa sa mga unang pagtatangka na sabihin tungkol sa mga soliton. Siyempre, upang sabihin tungkol sa lahat ng mga kilalang solitons ay hindi maaaring imposible, huwag tumayo at subukan. Oo, hindi ito kinakailangan.
Sa katunayan, upang maunawaan kung ano ang mga pagbabagu-bago, ito ay hindi sa lahat upang matugunan ang lahat ng iba't ibang mga oscillatory phenomena na natagpuan sa likas na katangian at. Pamamaraan. Ito ay sapat na upang maunawaan ang mga pangunahing ideya ng agham sa oscillations sa pinakasimpleng mga halimbawa. Halimbawa, ang lahat ng maliliit na oscillations ay katulad ng bawat isa, at sapat na para sa amin upang maunawaan kung paano ang mga timbang ng tagsibol o ang pendulum sa wall clock mag-atubiling. Ang pagiging simple ng mga maliliit na oscillations ay nauugnay sa kanilang linearity - ang puwersa na bumabalik sa barko o ang pendulum sa posisyon ng punto ng balanse ay proporsyonal sa paglihis mula sa posisyon na ito. Ang isang mahalagang resulta ng linearity ay ang kalayaan ng dalas ng mga oscillation mula sa kanilang amplitude (saklaw).
Kung ang kondisyon ng linearity ay nasira, ang mga oscillation ay mas magkakaiba. Gayunpaman, posible na makilala ang ilang mga uri ng mga nonlinear oscillations, na pinag-aralan na, maaari mong maunawaan ang gawain ng iba't ibang mga sistema - oras, puso, saksopon, electromagnetic oscillation generator ...
Ang pinakamahalagang halimbawa ng mga nonlinear oscillations ay nagbibigay sa amin ng kilusan ng parehong pendulum, kung hindi limitado sa maliit na amplitudes at magsagawa ng isang palawit upang hindi lamang ito mag-ugoy, kundi pati na rin upang paikutin. Ito ay kahanga-hanga na, pagkakaroon ng naiintindihan na rin sa pendulum, maaari mong maunawaan ang aparato ng soliton! Sa ganitong paraan na kasama namin kayo, mambabasa, at sinisikap na maunawaan kung ano ang Soliton.
Kahit na ito ang pinakamadaling kalsada sa bansa kung saan nabubuhay ang mga solitons, maraming mga paghihirap ay nagsisinungaling dito, at ang nais na tunay na maunawaan si Soliton ay dapat maging matiyaga. Una, ito ay kinakailangan upang pag-aralan ang mga linear oscillations ng pendulum, pagkatapos ay maunawaan ang koneksyon sa pagitan ng mga oscillations at linear alon, lalo na maunawaan ang likas na katangian ng pagpapakalat ng linear alon. Hindi ito mahirap. Ang relasyon sa pagitan ng mga nonlinear oscillations at nonlinear waves ay mas kumplikado at mas payat. Ngunit pa rin namin subukan upang ilarawan ito nang walang kumplikadong matematika. Ito ay lubos na kumpleto na pinamamahalaan namin upang isipin lamang ang isang uri ng solitons, na may natitirang kailangan mong maunawaan ng pagkakatulad.
Hayaang makita ng mambabasa ang aklat na ito bilang isang paglalakbay sa hindi pamilyar na mga gilid, kung saan siya ay pamilyar sa detalye sa isa sa ilang mga paraan, at para sa iba pang mga lugar paglalakad, pagtingin sa lahat ng bagay bago at sinusubukan upang iugnay ito sa kung ano na naiintindihan. Sa isang lungsod, kailangan pa rin upang makilala ang lubos na mabuti, kung hindi man ay may panganib na nawawala ang pinaka-kagiliw-giliw dahil sa kamangmangan ng wika, moral at kaugalian ng mga banyagang gilid.
Kaya, sa kalsada, Reader! Hayaan ang "nakolekta ang motley chapters" ay isang gabay sa isang mas maraming motley at isang solong bansa kung saan ang pag-aatubili, alon at solitons ay nakatira. Upang mapadali ang paggamit ng gabay na ito, kailangan mo munang sabihin ang ilang mga salita na naglalaman ito ng kung ano ang wala dito.
Pupunta sa isang hindi pamilyar na bansa, natural na unang nakilala ang heograpiya at kasaysayan nito. Sa aming kaso, ito ay halos pareho, dahil ang pag-aaral ng bansang ito ay mahalagang simula, at kahit na ang eksaktong mga hangganan ay hindi kilala.
Sa unang bahagi ng aklat, ang kasaysayan ng isang liblib na alon ay iniharap kasama ang mga pangunahing ideya tungkol dito. Pagkatapos ay pinag-uusapan niya ang mga bagay, sa unang sulyap, medyo hindi katulad ng nag-iisa na alon sa ibabaw ng tubig - tungkol sa mga vortices at nervous salpok. Nagsimula rin ang kanilang pag-aaral sa huling siglo, ngunit ang relasyon sa mga soliton ay itinatag kamakailan.
Ang mambabasa ay maaaring tunay na maunawaan ang koneksyon na ito kung mayroon siyang sapat na pasensya upang makapunta sa huling kabanata. Sa kapinsalaan ng kabayaran ng ginugol na pagsisikap, makakakita siya ng malalim na panloob na relasyon upang hindi kumpleto ang phenomena bilang tsunami, sunog sa kagubatan, anticyclones, solar spot, hardening ng mga metal na may forging, magnetization ng bakal, atbp.
Ngunit una ay kailangan naming sumisid nang ilang sandali sa nakaraan, sa unang kalahati ng XIX century, kapag may mga ideya na ganap na pinagkadalubhasaan lamang sa ating panahon. Sa takip-silim na ito, una kaming magiging interesado sa kasaysayan ng mga turo sa mga pagbabago, alon at kung paano, sa background na ito, mayroong, binuo at pinaghihinalaang mga ideya na kasunod ang pundasyon ng agham sa Soliton. Interesado kami sa kapalaran ng mga ideya, at hindi ang kapalaran ng kanilang mga tagalikha. Tulad ng sinabi ni Albert Einstein, ang kasaysayan ng physics ay drama, mga ideya sa drama. Sa drama na ito "... maingat na sundin ang pabagu-bago na kapalaran ng mga siyentipikong teorya. Ang mga ito ay mas kawili-wili kaysa sa nababago na kapalaran ng mga tao, para sa bawat isa sa kanila ay may kasamang isang walang kamatayan, hindi bababa sa isang maliit na butil ng walang hanggang katotohanan "*).
*) Ang mga salitang ito ay nabibilang sa Polish physics Mariana Smillukhovsky, isa sa mga tagalikha ng teorya ng kilusang Brownian. Para sa pag-unlad ng ilang mga pangunahing pisikal na ideya (tulad ng isang alon, maliit na butil, patlang, relativity), ang mambabasa ay maaaring sumubaybay sa kahanga-hangang popular na libro ng A. Einstein at T. Infelda "Evolution ng Physics" (M.: Gtti, 1956) .
Gayunpaman, mali ang hindi banggitin ang mga tagalikha ng mga ideyang ito, at sa aklat na ito ay nagbabayad ng maraming pansin sa mga taong unang nagpahayag ng ilang mahahalagang saloobin, hindi alintana kung sila ay naging mga bantog na siyentipiko o hindi. Ang may-akda ay talagang sinubukan na kunin ang mga pangalan ng mga tao na hindi sapat na sinusuri ng mga kontemporaryo at mga inapo nito, pati na rin ang pagpapaalala ng ilan sa mga maliit na kilalang gawa ng sapat na sikat na siyentipiko. (Dito, halimbawa, ito ay sinabi tungkol sa buhay ng ilang mga siyentipiko, ilang kilalang mga mambabasa at mga taong nagpahayag ng mga ideya, sa isang paraan o iba pa sa relasyon sa So-Liton lamang ang maikling data.)
Ang aklat na ito ay hindi isang tutorial, mas hindi isang aklat-aralin sa kasaysayan ng agham. Marahil hindi lahat ng makasaysayang impormasyon na ibinigay sa ito ay preplicitly tumpak at talaga. Ang kasaysayan ng teorya ng mga oscillations at waves, lalo na nonlinear, ay hindi pinag-aralan. Ang kuwento ng mga soliton ay hindi nakasulat sa lahat. Siguro ang mga piraso ng mosaic ng kuwentong ito, na nakolekta ng may-akda sa iba't ibang lugar, ay gagamit ng isang tao para sa isang mas malubhang pag-aaral. Sa ikalawang bahagi ng aklat, higit sa lahat kami ay nakatuon sa pisika at matematika ng mga nonlinear oscillations at waves sa form at volume kung saan ito ay kinakailangan para sa isang sapat na malalim na kakilala sa Soliton.
Sa ikalawang bahagi, isang medyo matematika. Ipinapalagay na ang reader ay naiintindihan kung ano ang derivative at kung paano ang bilis at acceleration ay ipinahayag gamit ang derivative. Kinakailangan din na isipin ang ilang mga formula trigonometrya.
Imposibleng gawin nang walang matematika nang walang matematika, ngunit sa katunayan kailangan namin ng kaunti pa kaysa sa pag-aari ni Newton. Dalawang daang taon na ang nakalilipas, ang pilosopong Pranses, guro at isa sa mga repormador sa pagtuturo ng paaralan na si Jean Antoine Condorras ay nagsabi: "Sa kasalukuyan, isang kabataang lalaki sa dulo ng paaralan ang nakakaalam mula sa matematika bukod sa Newton na nakuha ng malalim na pag-aaral o binuksan ang kanyang henyo; Alam niya kung paano pag-aari ang mga instrumento ng pagkalkula nang madali, pagkatapos ay hindi maa-access. " Magdaragdag kami sa katotohanan na ang Condorse na nakatalaga sa mga sikat na paaralan, isang maliit na tagumpay ni Euler, pamilya Bernoulli, d'Baler, Lagrange at Cauchy. Upang maunawaan ang mga modernong pisikal na ideya tungkol sa soliton, ito ay sapat na. Tungkol sa modernong teorya ng matematika ng solitons ay hindi sinabi - ito ay lubhang kumplikado.
Ipapaalala pa rin namin sa aklat na ito ang tungkol sa lahat ng kailangan mo mula sa matematika, at, bukod dito, ang mambabasa na hindi nais o magkaroon ng isang beses upang harapin ang mga formula ay maaaring matalo lamang ang mga ito upang tingnan ang mga ito, nanonood lamang para sa mga pisikal na ideya. Ang mga bagay, mas mahirap o pagkuha ng isang reader ang layo mula sa pangunahing kalsada, ay nakahiwalay sa maliit na font.
Ang ikalawang bahagi sa ilang mga lawak ay nagbibigay ng isang ideya ng pagtuturo sa mga pagbabago at alon, ngunit walang mga mahalaga at kagiliw-giliw na mga ideya tungkol sa maraming mahalaga at kagiliw-giliw na mga ideya. Sa kabaligtaran, kung ano ang kinakailangan upang pag-aralan ang mga soliton ay inilarawan nang detalyado. Ang mambabasa na gustong kilalanin ang pangkalahatang teorya ng mga pagbabago at alon ay dapat tumingin sa iba pang mga libro. Ang mga soliton ay konektado sa iba
Ang mga agham na mayroon ang may-akda sa maraming mga kaso upang magrekomenda ng iba pang mga libro para sa mas detalyadong mga kakilala na may ilang mga phenomena at mga ideya na masyadong maikli tungkol sa. Sa partikular, kinakailangan upang tumingin sa iba pang mga isyu ng Qant Librars, na madalas na naka-quote.
Sa ikatlong bahagi nang detalyado at patuloy na inilarawan tungkol sa isang uri ng solitons, na pumasok sa agham 50 taon na ang nakalilipas, anuman ang liblib na alon sa ina at nauugnay sa mga dislocations sa mga kristal. Sa huling kabanata, ipinakita ito kung paano sa wakas ang kapalaran ng lahat ng mga soliton ay tumawid at ipinanganak na isang pangkalahatang ideya ng mga soliton at mga bagay na tulad ni Soliton. Ang isang espesyal na papel sa pagsilang ng mga karaniwang ideya ay nilalaro ng AVM. Ang mga kalkulasyon sa computer na humantong sa pangalawang kapanganakan ng Soliton ay ang unang halimbawa ng isang numerical na eksperimento kapag ang computer ay ginamit hindi lamang para sa computing, kundi upang makita ang mga bagong, hindi kilalang agham ng phenomena. Ang mga numerong eksperimento sa computer, walang alinlangan, isang mahusay na hinaharap, at sapat ang mga ito tungkol sa mga ito.
Pagkatapos nito, binabaling namin ang kuwento tungkol sa ilang mga modernong ideya tungkol sa Soliton. Narito ang pagtatanghal ay unti-unting nagiging mas maikli, at sa huling talata ch. 7 Bigyan lamang ng pangkalahatang ideya kung anong mga direksyon ang umuunlad ang agham ng Soliton. Ang gawain ng napaka maikling iskursiyon ay upang magbigay ng isang konsepto tungkol sa agham ng ngayon at tumingin ng kaunti sa hinaharap.
Kung ang mambabasa ay maaaring mahuli sa panloob na lohika at pagkakaisa na kinakatawan niya, ang pangunahing layunin na ang may-akda na inilagay sa harap niya ay makamit. Ang tiyak na gawain ng aklat na ito ay upang sabihin tungkol sa Soliton at kasaysayan nito. Ang kapalaran ng pang-agham na ideya ay tila hindi pangkaraniwang sa maraming paraan, ngunit may mas malalim na pagmuni-muni, lumalabas na ang maraming mga siyentipikong ideya na ngayon ay bumubuo sa aming karaniwang kayamanan, sila ay ipinanganak, na binuo at pinaghihinalaang walang mga paghihirap sa pagmimina.
Mula dito nagkaroon ng mas malawak na gawain ng aklat na ito - sa halimbawa ng isang soliton, subukan upang ipakita kung paano ang agham ay nakaayos sa pangkalahatan, habang ito ay nagtatapos pagkatapos ng maraming hindi pagkakaunawaan, delusyon at pagkakamali ay nakakakuha sa katotohanan. Ang pangunahing layunin ng agham ay upang makabuo ng totoo at kumpletong kaalaman sa mundo, at maaari itong makinabang sa mga tao lamang sa lawak na nalalapit ito sa layuning ito. Ang pinaka mahirap dito ay kumpleto. Sa huli ay ini-install namin ang katotohanan ng siyentipikong teorya sa tulong ng mga eksperimento. Gayunpaman, walang sinuman ang makapagsasabi sa amin kung paano magkaroon ng isang bagong pang-agham ideya, isang bagong konsepto, sa tulong ng kung saan sa globo ng payat na pang-agham na kaalaman ay kinabibilangan ng buong mundo ng phenomena, bago hinati, at kahit na ang mga na eluded mula sa aming pansin. Maaari mong isipin ang mundo na walang solitons, ngunit ito ay magiging isa pa, mahirap na mundo. Ang ideya ng Soliton, tulad ng iba pang malalaking pang-agham na ideya, ay mahalaga hindi lamang sa pamamagitan ng katotohanan na ito ay nakikinabang. Siya ay nagpapaunlad sa aming pang-unawa sa mundo, na inilalantad ang kanyang panloob, escaping kagandahan mula sa isang mababaw na hitsura.
Ang may-akda ay lalo na nais na buksan ang mambabasa sa gilid ng gawain ng isang siyentipiko na may kaugnayan sa kanya sa gawain ng makata o ng kompositor, binubuksan sa amin ang slightness at kagandahan ng mundo sa mga spheres, mas naa-access sa aming mga damdamin. Ang gawain ng siyentipiko ay nangangailangan ng hindi lamang kaalaman, kundi pati na rin ang imahinasyon, pagmamasid, lakas ng loob at dedikasyon. Siguro ang aklat na ito ay makakatulong sa isang tao na magpasiya na sumunod sa mga hindi interesadong Knights ng agham, tungkol sa mga ideya kung saan ito ay sinabi, o hindi bababa sa pag-iisip at subukan upang maunawaan na sapilitang ang kanilang pag-iisip na magtrabaho nang walang tigil, kailanman nasiyahan sa nakamit. Ang may-akda ay nais na pag-asa para dito, ngunit sa kasamaang-palad, "hindi kami binibigyan upang mahulaan, tulad ng Salita ng aming kalooban ay tumugon ..." Ano ang nangyari mula sa intensyon ng may-akda - upang hatulan ang mambabasa.

Kasaysayan ng Solildon.

Ang agham! Ikaw ay isang bata na kulay abo!
Pagbabago ng lahat ng mga mata ng transparent.
Bakit mo nakakagambala ang matulog sa makata ...
Edgar Po.

Ang unang opisyal na nakarehistrong pagpupulong ng isang taong may Soliton ay naganap 150 taon na ang nakalilipas, noong Agosto 1834, malapit sa Edinburgh. Ang pulong na ito ay, sa unang sulyap, random. Ang tao ay hindi naghahanda para sa kanya partikular, at ito ay mga espesyal na katangian na nakikita niya ang isang hindi pangkaraniwang sa hindi pangkaraniwang bagay, na kinakaharap ng iba, ngunit hindi napansin ang anumang nakakagulat dito. Si John Scott Russell (1808 - 1882) ay ibinigay sa tiyak na mga katangian. Hindi lamang siya nag-iwan sa amin ng isang scientifically tumpak at maliwanag, hindi deprived ng paglalarawan ng tula ng kanyang pulong sa soliton *), ngunit din nakatuon para sa maraming mga taon ng buhay ng isang pag-aaral ng maiisip na hindi pangkaraniwang bagay na ito.
*) Tinawag niya ang kanyang alon ng broadcast (transfer) o isang malaking nag-iisa na alon (mahusay na nag-iisa na alon). Mula sa salitang nag-iisa at sa kalaunan ay gumawa ng terminong "soliton".
Ang mga kontemporaryo ni Russell ay hindi nagbabahagi ng kanyang sigasig, at ang liblib na alon ay hindi naging popular. Mula 1845 hanggang 1965. Hindi hihigit sa dalawang dosenang pang-agham na gawa ang direktang nauugnay sa Co-Liton. Sa panahong ito, ang mga malapit na kamag-anak ng Soliton ay natuklasan at bahagyang pinag-aralan, ngunit ang universality ng Soliton phenomena ay hindi naiintindihan, at ang pagbubukas ng Russell halos hindi natandaan.
Sa huling dalawampung taon, nagsimula ang isang bagong buhay ni Soliton, na tunay na mga alidom at nasa lahat ng dako. Libu-libong pang-agham na gawa sa solitons sa physics, matematika, hydromechanics, astrophysics, meteorolohiya, oceanography, biology ay nai-publish taun-taon. Ang mga siyentipikong kumperensya ay nakolekta, na espesyal na nakatuon sa mga soliton, ang mga aklat ay isinulat tungkol sa mga ito, ang pagtaas ng bilang ng mga siyentipiko ay kasama sa kamangha-manghang pamamaril para sa mga soliton. Sa madaling salita, ang isang liblib na alon ay lumabas ng privacy sa isang malaking paraan.
Paano at bakit ang kamangha-manghang pagliko na ito ay naganap sa kapalaran ng Soliton, na hindi mahulaan kahit na sa pag-ibig sa Soliton Russell, hinahanap ng mambabasa kung mayroon siyang sapat na pasensya upang matupad ang aklat na ito hanggang sa wakas. Samantala, susubukan naming mental na lumipat noong 1834 upang isipin ang pang-agham na kapaligiran ng panahon na iyon. Makakatulong ito sa amin na mas maunawaan ang saloobin ng mga kontemporaryong Russell sa kanyang mga ideya at ang karagdagang kapalaran ng Soliton. Ang aming paglilibot sa nakaraan ay, kung kinakailangan, napaka-matatas, makakakuha tayo ng pamilyar sa mga pangyayari at mga ideya na direkta o hindi direktang naka-ugnay sa soliton.

Kabanata 1.
150 taon na ang nakalilipas

Siglo ikalabinsiyam, bakal,
Vonstiyu Cruel eyelids ...
A. Blok.

Ang mahinang siglo ay ang aming - kung gaano karaming mga pag-atake sa kanya, kung ano ang isang halimaw isaalang-alang ito! At lahat para sa mga riles, para sa mga steamboat - ang mga dakilang tagumpay para sa kanya, hindi na higit sa maternia, ngunit sa itaas ng espasyo at oras.
V. G. Belinsky.

Kaya, ang unang kalahati ng huling siglo, ang oras ay hindi lamang Napoleonic wars, mga social shift at revolutions, kundi pati na rin ang mga tuklas na pang-agham na ang kahalagahan ay unti-unti na ipinahayag, pagkatapos ng mga dekada. Pagkatapos ng ilang tao ang alam tungkol sa mga natuklasan na ito, at ang mga yunit lamang ay maaaring mahulaan ang kanilang malaking papel sa hinaharap ng sangkatauhan. Alam na namin ngayon ang tungkol sa kapalaran ng mga natuklasang ito at hindi lubos na pinahahalagahan ang mga paghihirap ng kanilang pang-unawa sa mga kontemporaryo. Ngunit subukan natin na pilasin ang imahinasyon at memorya at subukan na masira ang mga layer ng oras.
1834 ... walang telepono, radyo, telebisyon, mga kotse, eroplano, mga rocket, satellite, computer, kapangyarihan ng nuclear at maraming iba pang mga bagay. Limang taon na ang nakalilipas, ang unang tren ay itinayo, at nagsimula lamang na magtayo ng mga steamers. Ang pangunahing uri ng enerhiya na ginagamit ng mga tao ay ang lakas ng pinainit na singaw.
Gayunpaman, ang mga ideya ay lumalaki, na sa wakas ay hahantong sa paglikha ng mga teknikal na kababalaghan ng XX Century. Ang lahat ng ito ay pupunta halos isang daang taon. Samantala, ang agham ay nakatuon pa rin sa mga unibersidad. Hindi pa panahon para sa isang makitid na pagdadalubhasa, at ang pisika ay hindi pa nakatayo sa hiwalay na agham. Ang mga unibersidad ay nagbabasa ng mga kurso na "Naturfylosophy" (ibig sabihin, natural na agham), ang unang pisikal na institusyon ay malilikha lamang sa 1850. Sa malayong oras, ang mga pangunahing pagtuklas sa pisika ay maaaring ganap na simpleng paraan, ito ay sapat na upang magkaroon ng isang makikinang na imahinasyon , pagmamasid at ginintuang mga kamay.
Ang isa sa mga pinaka-kahanga-hangang pagtuklas ng huling siglo ay ginawa sa tulong ng isang kawad, kung saan ang isang electric kasalukuyang ay naipasa, at isang simpleng compass. Imposibleng sabihin na ang pagtuklas na ito ay ganap na random. Senior Contemporary Russell - Hans Christian ersted (1777 - 1851) ay literal na nahuhumaling sa ideya ng koneksyon sa pagitan ng iba't ibang mga phenomena ng kalikasan, kabilang ang sa pagitan ng init, tunog, kuryente, magnetismo *). Noong 1820, sa panahon ng isang panayam na nakatuon sa paghahanap para sa mga koneksyon sa pang-akit na may "galvanism" at kuryente, sinabi ni EresTed na kapag ang kasalukuyang ay dumaan sa kawad, ang arrow ay pinalihis ng parallel arrow. Ang pagmamasid na ito ay nagdulot ng malaking interes sa edukadong lipunan, at sa agham ay nagbigay siya ng avalanche ng mga pagtuklas, na sinimulan ni Andre Marie Ampera (1775 - 1836).
*) Ang isang malapit na koneksyon sa pagitan ng electric at magnetic phenomena ay unang napansin sa dulo ng XVIII siglo. Petersburg Academician Franz Epinus.
Sa sikat na serye ng trabaho 1820 - 1825. Inilagay ng ampere ang mga pundasyon ng pinag-isang teorya ng kuryente at pang-akit at tinawag itong elektrodinamika. Pagkatapos ay ang mga dakilang openings ng henyo na itinuro sa sarili na si Michael Faraday (1791 - 1867) ay sinundan, na ginawa niya pangunahin sa 30s - 40s - mula sa pagmamasid ng electromagnetic induction noong 1831 sa mga formations sa pamamagitan ng 1852 ang mga konsepto ng electromagnetic field. Ang kanyang kapansin-pansin na imahinasyon ng mga kontemporaryo ay inilagay din, gamit ang pinaka-simpleng paraan.
Noong 1853, ang Herman Helmgolts, na tatalakayin sa ibang pagkakataon, ay magsusulat: "Nakilala ko si Faraday, talagang ang unang physicist ng Inglatera at Europa ... siya ay simple, mabait at walang uliran bilang isang bata; Hindi pa ako nakilala ang isang tao na may isang tao na may isang tao ... Siya ay palaging binigyan ng babala, ipinakita sa akin ang lahat ng bagay na nagkakahalaga ng nakikita. Ngunit kailangan kong tumingin sa isang maliit, dahil ang lumang piraso ng kahoy, kawad at bakal maglingkod para sa kanyang mahusay na pagtuklas.
Sa oras na ito, ang elektron ay hindi pa rin kilala. Kahit na ang mga hinala tungkol sa pagkakaroon ng elementary electric charge ay lumitaw sa Faraday na noong 1834 dahil sa pagtuklas ng mga batas ng elektrolisis, ang siyentipikong itinatag katotohanan ay ang pagkakaroon lamang nito sa katapusan ng siglo, at ang terminong "elektron" ay ipinakilala lamang noong 1891.
Ang kumpletong teorya ng matematika ng electromagnetism ay hindi pa nilikha. Ang kanyang tagalikha na si James Clark Maxwell noong 1834 ay tatlong taong gulang lamang, at siya ay lalago sa parehong lungsod ng Edinburgh, kung saan natututo siya ng mga lektura sa natural na bayani ng pilosopiya ng aming kuwento. Sa oras na ito, ang pisika na hindi pa nahahati sa teoretikal at pang-eksperimentong, ay nagsisimula lamang na matematismo. Kaya, ang mga farada sa kanilang trabaho ay hindi nalalapat kahit elementary algebra. Bagaman sinabi ni Maxwell na siya ay sumusunod sa "hindi lamang mga ideya, kundi pati na rin ang mga pamamaraan ng matematika ng Faraday", ang pahayag na ito ay mauunawaan lamang sa diwa na ang mga ideya ni Faraday Maxwell ay nag-translate sa wika ng modernong matematika sa kanya. Sa "treatise tungkol sa kuryente at pang-akit" siya wrote:
"Siguro para sa agham nagkaroon ng isang maligayang pangyayari na Faraday ay hindi aktwal na dalub-agbilang, bagaman siya ay ganap na pamilyar sa mga konsepto ng espasyo, oras at lakas. Samakatuwid, wala siyang tukso na mag-belga sa kawili-wili, ngunit puro mathematical studies na nangangailangan ng pagtuklas nito kung sila ay iniharap sa matematiko form ... Kaya, nagkaroon siya ng pagkakataon na pumunta sa kanyang paraan at coordinate ang kanyang mga ideya sa mga katotohanan na natanggap , gamit ang natural, hindi teknikal na wika ... Simula sa paggawa Faraday, natagpuan ko na ang kanyang paraan ng pag-unawa sa phenomena ay din matematiko, bagaman hindi iniharap sa anyo ng mga ordinaryong matematiko simbolo. Nalaman ko rin na ang pamamaraang ito ay maaaring ipahayag sa maginoo na form sa matematika at sa gayon ay ihambing sa mga pamamaraan ng mga propesyonal na mathematicians. "
Kung hilingin mo sa akin ... kung ang kasalukuyang siglo ay tatawag sa bakal na edad o isang siglo ng singaw at kuryente, sasagutin ko, nang hindi iniisip na ang aming edad ay tatawaging isang siglo ng mekanikal na worldview ...
Kasabay nito, ang mga mekanika ng mga puntos at mga solidong sistema, pati na rin ang mekanika ng paggalaw ng mga likido (hydrodynamics), ay higit na mathematicized, ibig sabihin, higit sa lahat sila ay naging matematikal na agham. Ang mga gawain ng mekanika ng mga sistema ng mga puntos ay ganap na nabawasan sa teorya ng ordinaryong kaugalian equation (Newton equation - 1687, mas karaniwang Lagrange equation - 1788), at ang mga gawain ng hydromechanics - sa teorya ng tinatawag na kaugalian equation na may Mga pribadong derivatives (euler equation - 1755, Navier equation - 1823). Hindi ito nangangahulugan na ang lahat ng mga gawain ay nalutas. Sa kabaligtaran, sa mga agham na ito ay pagkatapos ay ginawa malalim at mahalagang mga pagtuklas, ang daloy ng kung saan ay hindi tuyo sa ating panahon. Ang mga mekanika at hydromechanics ay umabot sa antas ng kapanahunan, kapag ang mga pangunahing prinsipyo ng PC ay malinaw na binuo at isinalin sa wika ng matematika.
Naturally, ang mga malalim na binuo agham ay nagsilbing batayan para sa pagtatayo ng mga teorya ng mga bagong pisikal na phenomena. Unawain ang kababalaghan para sa siyentipiko ng huling siglo na sinadya upang ipaliwanag ang wika ng mga batas ng mekanika. Ang isang sample ng pare-parehong pagtatayo ng teorya ng siyentipiko ay itinuturing na mga mekanika ng langit. Ang mga resulta ng kanyang pag-unlad ay summed up ni Pierre Simon Laplas (1749 - 1827) sa monumental fivetomy "treatise sa makalangit na mekanika", na inilathala sa unang quarter ng isang siglo. Ang gawaing ito kung saan ang mga gigants ng XVIII siglo ay nakolekta at summarized. - Bernoulli, Euler, D'Asimer, Lagrange at Laplace mismo, ay may malalim na impluwensya sa pagbuo ng "mekanikal na mundo-up" sa XIX century.
Tandaan namin na sa parehong 1834, ang huling smear ay idinagdag sa slender larawan ng mga klasiko mekanika ng Newton at Lagrange - ang sikat na Irish mathematician William Rouen Hamilton (1805 - 1865) ay nagbigay ng mekanika sa tinatawag na canonical species (ayon sa Sa diksyunaryo Si Ozhegova "Canonical" ay nangangahulugang "pinagtibay para sa isang sample, matatag na itinatag, naaayon sa Canon) at binuksan ang isang pagkakatulad sa pagitan ng optika at mekanika. Ang canonical hamilton equation ay nakalaan upang i-play ang isang natitirang papel sa pagtatapos ng siglo kapag lumilikha ng statistical mechanics, at isang optical-mechanical pagkakatulad na itinatag ang koneksyon sa pagitan ng pagpapalaganap ng mga alon at ang particle kilusan ay ginamit sa 20s ng aming siglo sa pamamagitan ng ang mga tagalikha ng quantum theory. Ang mga ideya ni Hamilton, na unang pinag-aralan ang konsepto ng mga alon at mga particle at ang relasyon sa pagitan nila, ay may malaking papel sa teorya ng solitons.
Ang pag-unlad ng mekanika at hydromechanics, pati na rin ang teorya ng mga deformations ng nababanat na mga katawan (ang teorya ng pagkalastiko), ay ipinahayag ng mga pangangailangan ng pagbuo ng kagamitan. Si J. K. Maxwell ay nakikibahagi din ng maraming nababanat na teorya, teorya ng paglaban sa paggalaw na may mga application sa pagpapatakbo ng mga regulator, mekanika ng konstruksiyon. Bukod dito, gumagana ang electromagnetic teorya, siya ay patuloy na nagpunta sa visual na mga modelo: "... Ako patuloy na umaasa sa isang maingat na pag-aaral ng mga katangian ng nababanat katawan at malagkit likido upang mahanap ang tulad ng isang paraan na magpapahintulot para sa isang tiyak na mekanikal na imahe para sa isang Electrical State ... (Wed na may trabaho: William Thomson "sa mekanikal na representasyon ng electric, magnetic at galvanic pwersa", 1847). "
Ang isa pang sikat na Scottish physicist na si William Thomson (1824 - 1907), pagkatapos ay natanggap ang pamagat ng Panginoon Kelvin para sa pang-agham na merito, sa pangkalahatan ay naniniwala na ang lahat ng mga phenomena ng kalikasan ay dapat mabawasan sa mekanikal na paggalaw at ipaliwanag ang mga ito sa wika ng mga batas ng mekanika. Ang mga pananaw ni Thomson ay may malakas na impluwensya sa Maxwell, lalo na sa mga batang taon. Nakakagulat, si Thomson, na nakakaalam at pinahahalagahan si Maxwell, isa sa huli ang nakilala ang kanyang electromagnetic theory. Nangyari lamang ito pagkatapos ng mga sikat na karanasan ni Peter Nikolaevich Lebedev sa pagsukat ng light pressure (1899): "Nakipaglaban ako sa lahat ng aking buhay sa Maxwell ... ginawa ako ni Lebedev ..."

Simula ng teorya ng mga alon
Kahit na ang mga pangunahing equation na naglalarawan ng mga paggalaw ng likido noong dekada ng 1930 ng XIX century. Nakuha na ito, ang teorya ng matematika ng mga alon sa tubig ay nagsisimula pa lamang. Ang pinakasimpleng teorya ng mga alon sa ibabaw ng tubig ay binigyan ni Newton sa kanyang "mathematical principles of natural philosophy", unang inilathala noong 1687. Isang daang taon mamaya, ang sikat na French mathematician na si Joseph Louis Lagrang (1736 - 1813) ay tinatawag na gawaing ito " ang pinakadakilang gawain ng isip ng tao. " Sa kasamaang palad, ang teorya na ito ay batay sa maling palagay na ang mga particle ng tubig sa alon ay mag-oscillate lamang pataas at pababa. Sa kabila ng katotohanan na hindi ibinigay ni Newton ang tamang paglalarawan ng mga alon sa tubig, itinakda niya nang tama ang gawain, at ang kanyang simpleng modelo ay nagdulot ng iba pang mga pag-aaral sa buhay. Sa unang pagkakataon, ang tamang diskarte sa ibabaw ng mga alon ay natagpuan ni Lagrange. Nauunawaan niya kung paano bumuo ng teorya ng mga alon sa tubig sa dalawang simpleng mga kaso - para sa mga alon na may isang maliit na amplitude ("maliit na alon") at para sa mga alon sa mga vessel, ang lalim ng kung saan ay maliit kumpara sa haba ng daluyong ("maliit na tubig" ), Lagrange ay hindi gumawa ng detalyadong pag-unlad ng teorya ng mga alon, dahil ito ay nabighani sa iba, mas pangkalahatang mga problema sa matematika.
Mayroon bang maraming mga tao na, hinahangaan ang laro ng mga alon sa ibabaw ng stream, isipin kung paano ang mga equation ng kantali na maaaring kalkulahin ang hugis ng anumang wave ridge?
Sa lalong madaling panahon, isang tumpak at nakakagulat na simpleng solusyon sa mga equation na naglalarawan
Alon sa tubig. Ito ang una, at isa sa ilang mga tumpak, ang solusyon ng mga hydromechanics equation na natanggap noong 1802. Czech Scientist, Propesor ng Matematika sa
Prague Frantishek ISP Gerstner (1756 - 1832) *).
*) Minsan F. I. Gerstner ay nalilito sa kanyang anak na lalaki, F. A. Gerst-Nerner, na naninirahan sa Russia sa loob ng maraming taon. Sa ilalim ng kanyang pamumuno noong 1836 - 1837. Ang unang railway sa Russia ay itinayo (mula sa St. Petersburg sa Tsarskoye Selo).
Sa shrover wave (Larawan 1.1), na maaari lamang mabuo sa "malalim na tubig", kapag ang haba ng daluyong ay mas mababa kaysa sa lalim ng barko, ang mga particle ng likido ay lumipat sa paligid ng kapaligiran. Ang Gerstner Wave ay ang unang pinag-aralan na alon ng isang non-censoroidal form. Mula sa katotohanan na ang mga particle ng likido ay lumipat sa paligid ng mga lupon, maaari itong concluded na ang ibabaw ng tubig ay may anyo ng cycloids. (Mula sa Griyego. "Kiklos" - isang bilog at "Eidos" - form), i.e. Ang curve ay naglalarawan ng ilang punto ng gulong, nakasakay sa isang patag na kalsada. Minsan ang curve na ito ay tinatawag na trichoid (mula sa Griyego. "Trohos" - gulong), at ang mga shuttler 'waves ay trochoidal *). Para lamang sa napakaliit na alon, kapag ang taas ng alon ay nagiging mas mababa kaysa sa kanilang haba, ang cycloid ay katulad ng sinusoid, at ang pala ni Gerstner ay nagiging isang sinusoidal. Kahit na ang mga particle ng tubig at lumihis nang kaunti mula sa kanilang mga posisyon ng punto ng balanse, inililipat nila ang lahat ng parehong sa circumference, at huwag mag-ugoy pataas at pababa, bilang nananiwala si Newton. Dapat pansinin na malinaw na alam ni Newton ang kamalian ng gayong mga pagpapalagay, ngunit posible na gamitin ito para sa isang magaspang na tinatayang pagtatantya ng bilis ng pagpapalaganap ng alon: "Ang lahat ay nangyayari sa ganitong paraan, sa ilalim ng palagay na ang mga particle ng tubig ay tumaas at nahulog Gamit ang mga tuwid na linya, ngunit ang kanilang kilusan pataas at pababa sa ito ay talagang nangyayari hindi sa isang tuwid na linya, kundi sa isang bilog, kaya pinagtatalunan ko na ang oras ay ibinibigay sa mga probisyon na ito lamang ng humigit-kumulang. " Narito "oras" - ang panahon ng oscillations t sa bawat punto; Ang bilis ng wave v \u003d% / t, kung saan ang K ay ang haba ng daluyong. Ipinakita ni Newton na ang bilis ng wave ng tubig ay proporsyonal sa -u / k. Sa hinaharap, makikita natin na ito ang tamang resulta, at hanapin ang proporsyonidad koepisyent, na kilala para sa Newton lamang ng humigit-kumulang.
*) Tawagin namin ang cycloids curves na inilarawan ng mga puntos na nakahiga sa gilid ng mga gulong, at trichoids - ang mga curve na inilarawan ng mga punto sa pagitan ng rim at axis.
Ang pagbubukas ni Gerstner ay hindi pumasa hindi napapansin. Dapat itong sabihin na siya mismo ay patuloy na interesado sa mga alon at ang kanyang teorya ay ginagamit para sa mga praktikal na kalkulasyon ng mga dam at dam. Sa lalong madaling panahon nagkaroon ng start at laboratory study ng waves sa tubig. Ginawa ito ng mga batang Weber Brothers.
Si Elder Brother Erist Weber (1795 - 1878) ay gumawa ng mahahalagang pagtuklas sa anatomya at pisyolohiya, lalo na sa pisyolohiya ng nervous system. Si Wilhelm Weber (1804 - 1891) ay naging isang sikat na pisiko at isang empleyado ng pangmatagalan ng "kontrol ng mga mathematician" K. Gauss sa pananaliksik sa physics. Sa mungkahi at sa tulong ng Gauss, itinatag ng OI ang unang pisikal na laboratoryo sa mundo sa mundo (1831) sa Ghettingen University. Ang kanyang trabaho sa kuryente at magnetismo, pati na rin ang electromagnetic teorya ng Weber, na kung saan ay mamaya displaced sa pamamagitan ng Maxwell teorya. Siya ay isa sa mga unang (1846) na nagpasimula ng isang ideya ng mga indibidwal na mga particle ng elektrikal na substansiya - "mga de-koryenteng masa" at iminungkahi ang unang modelo ng atom kung saan ang atom ay inihalintulad sa planetary model ng solar system. Binuo rin ni Weber ang pangunahing ideya ng teorya ng Faraday ng mga elementaryong magneto sa sangkap at imbento ng maraming pisikal na instrumento na perpekto para sa kanilang oras.
Si Ernst, Wilhelm at ang nakababatang kapatid na si Edward Weber ay naging interesado sa mga alon. Sila ay tunay na mga eksperimento, at simpleng mga obserbasyon sa mga alon na maaaring makita "sa bawat hakbang", hindi nila masisiyahan ang mga ito. Samakatuwid, gumawa sila ng isang simpleng aparato (web tray), na may iba't ibang mga pagpapabuti ay ginagamit pa rin para sa mga eksperimento na may mga alon ng tubig. Sa pamamagitan ng pagbuo ng isang mahabang kahon na may isang glass side wall at simpleng mga aparato para sa paggulo ng mga alon, sila ay nagsagawa ng malawak na mga obserbasyon ng iba't ibang mga alon, kabilang ang shuttlers ng Gerstner, ang teorya na kung saan sila ay naka-check sa karanasan. Ang mga resulta ng mga obserbasyon na ito ay na-publish noong 1825 sa aklat na tinatawag na "Ang doktrina ng mga alon na itinatag sa karanasan." Ito ang unang pag-aaral na pang-eksperimentong kung saan ang mga alon ng iba't ibang hugis ay sistematikong pinag-aralan, ang bilis ng kanilang pagpapalaganap, ang relasyon sa pagitan ng haba at taas ng alon, atbp., Ay napaka-simple, nakakatawa at medyo epektibo. Halimbawa, upang matukoy ang hugis ng ibabaw ng alon, binabaan nila ang isang matte glass sa paliguan
Plato. Kapag ang alon ay dumating sa gitna ng plato, ito ay mabilis na nakuha; Sa kasong ito, ang harap ng alon ay ganap na imprinted sa plato. Upang obserbahan ang mga landas ng fluctuating sa alon ng mga particle, pinuno nila ang tray na may maputik na tubig mula sa mga ilog. Saale at sinusunod ang kilusan sa mata o may mahinang mikroskopyo. Sa ganitong paraan, tinutukoy nila hindi lamang ang form, kundi pati na rin ang laki ng mga trajectory ng mga particle. Kaya, natagpuan nila na ang mga trajectory na malapit sa ibabaw ay malapit sa mga lupon, at kapag papalapit sa ibaba ay pipi sa ellipses; Malapit sa ilalim ng maliit na butil ay gumagalaw nang pahalang. Binuksan ni Weber ang maraming kawili-wiling katangian ng isang alon sa tubig at iba pang mga likido.

Sa mga benepisyo ng teorya ng mga alon
Walang naghahanap para sa iyong sarili, ngunit ang bawat benepisyo ng iba.
Apostol Pablo
Anuman ito, ang pag-unlad ng mga ideya ng Lagrange, na kung saan ay higit sa lahat konektado sa mga pangalan ng Pranses mathematicians Augusten Louis Cauchy (1789 - 1857) at Simon Denis Poisson (1781 - 1840). Sa papel na ito, ang aming kababayan na si Mikhail Vasilyevich Ostrogradsky (1801 - 1862) ay nakibahagi sa gawaing ito. Ang mga sikat na siyentipiko ay maraming para sa agham, ang kanilang mga pangalan ay maraming mga equation, theorems at formula. Ang kanilang trabaho sa matematika teorya ng alon ng maliit na amplitudes sa ibabaw ng tubig ay hindi gaanong kilala. Ang teorya ng naturang mga alon ay maaaring gamitin sa ilang mga alon ng bagyo sa dagat, sa kilusan ng mga barko, sa mga alon sa mga shallows at malapit sa mga bolan, atbp. Ang halaga ng teorya ng matematika ng naturang mga alon para sa pagsasanay sa engineering ay halata. Ngunit sa parehong oras, ang mga pamamaraan sa matematika na dinisenyo upang malutas ang mga praktikal na mga gawain ay inilapat sa paglipas ng solusyon ng iba pa, malayo mula sa hydromechanics ng mga problema. Kami ay ulitin ang higit sa isang beses sa mga halimbawa ng "omnivities" ng matematika at praktikal na mga benepisyo mula sa paglutas ng mga problema sa matematika, sa unang sulyap na may kaugnayan sa "malinis" ("walang silbi") matematika.
Dito, ang may-akda ay mahirap na labanan mula sa isang maliit na retreat na nakatuon sa isang episode na nauugnay sa hitsura ng isa
Ang gawain ni Ostrogradsky sa teorya ng kalooban. Ang gawaing matematika ay hindi lamang nagdala ng isang remote na benepisyo sa agham at teknolohiya, kundi pati na rin ang isang direktang at mahalagang epekto sa kapalaran ng may-akda nito, na nangyayari hindi madalas. Ito ay kung paano ang episode na ito ay nagbigay ng isang natitirang Russian shipbuilder, matematika at engineer, academician Alexei Nikolayevich Krylov (1863 - 1945). "Noong 1815, itinakda ng Paris Academy of Spider ang teorya ng teorya ng" malaking premyo sa matematika ". Si Cauchy at Poisson ay nakibahagi sa kumpetisyon. Ang premium ay malawak (mga 300 ppm. Memoir Cauchy, Memoir Poisson ay nararapat isang honorary review ... sa parehong. Ang parehong (1822) MV Oratogradsky, utang dahil sa pagkaantala sa pagpapatalsik (mula sa bahay) ng hotel, Ang mga ito ay nakatanim sa mga clichies (isang bilangguan sa Paris). Narito siya wrote "ang teorya ng kalooban sa daluyan ng isang cylindrical form" at ipinadala ang kanyang memoir Cauchy, na lamang naaprubahan ang gawaing ito at ipinakilala ito sa Paris Academy ng Spider para sa pagpi-print sa kanyang mga writings, ngunit din na mayaman, binili Ostrogradsky mula sa isang bilangguan sa utang at inirerekomenda siya bilang isang guro ng matematika sa isa sa mga lyceum sa Paris. Ang isang bilang ng mga matematiko na gawa ng Ostrogradsky ay nakuha ang atensyon ng St. Petersburg Academy of Sciences, at noong 1828 siya ay inihalal sa kanyang mga adjunct, at pagkatapos ay sa ordinaryong mga akademiko, pagkakaroon lamang ng isang mag-aaral na sertipiko ng Kharkov University, na-dismiss, pagkatapos ng graduating course . "
Naidagdag namin ito na si Ostrogradsky ay ipinanganak sa isang mahihirap na pamilya ng mga Noble ng Ukraine, sa edad na 16, si Oi ay pumasok sa pisika at matematika na guro ng Kharkov University, ayon sa kalooban ng Ama, laban sa kanyang sariling mga pagnanasa (nais ni Oi na maging militar isa), ngunit ang kanyang mga natitirang kakayahan para sa matematika ay sa lalong madaling panahon ay ipinakita. Noong 1820, siya ay may mga honors surrendered pagsusulit para sa kandidato, gayunpaman, ang Ministro ng katutubong paliwanag at espirituwal na mga gawain Kizyas isang Golitsyn IE lamang tumanggi sa kanya upang award ang antas ng kandidato, ngunit din deprived ng isang naunang ibinigay na diploma tungkol sa dulo ng Unibersidad. Ang batayan ay ang akusasyon sa kanya sa "walang Diyos at malayang bumubuo", sa katunayan na hindi siya dumalo hindi lamang
Mga lektura ng pilosopiya, at pagkilala sa ulo at mga aral ng Kristiyano. " Bilang resulta, napunta si Ostrobdsky sa Paris, kung saan ang Laplas, Cauch, Poisson, Fourier, Ampere at iba pang mga kilalang siyentipiko ay bumisita sa mga lektura. Kasunod, naging miyembro ni Ostrogradsky ang nararapat na departamento ng Paris Academy of Sciences, isang miyembro ng Turin,
Roman at American Academies, atbp. Noong 1828, bumalik si Ostrogradsky sa Russia, sa St. Petersburg, kung saan, ayon sa personal na utos ni Nicholas, kinuha ako sa ilalim ng lihim na pangangasiwa ng pulisya *). Gayunpaman, hindi pinigilan ng karanasang ito, ang karera ni Ostrogradsky, unti-unti na kumuha ng napakataas na posisyon.
Magtrabaho sa mga alon na binanggit ni A. N. Krylov, ay na-publish sa mga gawa ng Paris Academy of Sciences noong 1826. Ito ay nakatuon sa mga alon ng isang maliit na amplitude, iyon ay, ang gawain na nagtrabaho sa Cauchy at Poisi. Higit pa sa pag-aaral ng Ostrobradsky waves ay hindi bumalik. Bilang karagdagan sa mga gawaing matematika, ang pananaliksik nito sa mekanika ng Hamiltonia ay kilala, isa sa mga unang gawa upang pag-aralan ang impluwensya ng nonlinear na lakas ng triisyon sa paggalaw ng mga shell sa hangin (ang gawaing ito ay naihatid pa rin
*) Emperor Nicholas ko sa pangkalahatan ay itinuturing na siyentipiko na may kawalan ng tiwala, isinasaalang-alang ang lahat ng mga ito, hindi walang dahilan, libreng-lubid.
Euler). Si Ostrogradsky ay isa sa mga unang naunawaan ang pangangailangan na pag-aralan ang mga nonlinear oscillations at natagpuan ang isang nakakatawa na paraan upang humigit-kumulang maliliit na nonlinearities sa pendulum oscillations (gawain ng Poisson). Sa kasamaang palad, hindi siya nagdala ng kanilang sariling pang-agham na pagsasagawa hanggang sa wakas - ang labis na lakas ay kailangang magbigay sa pedagogical na trabaho na naghahatid ng kalsada na may mga bagong henerasyon ng mga siyentipiko. Na para sa isang bagay, dapat tayong magpasalamat sa kanya, pati na rin ang iba pang mga siyentipiko ng Russia sa simula ng huling siglo, matigas na nagtatrabaho bilang pundasyon ng hinaharap na pag-unlad ng agham sa ating bansa.
Bumalik tayo, gayunpaman, sa ating pag-uusap tungkol sa mga benepisyo ng mga alon. Posible na magbigay ng isang kahanga-hangang halimbawa ng paggamit ng mga ideya ng teorya ng mga alon sa isang ganap na naiibang bilog ng phenomena. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa Faraday hypothesis tungkol sa alon na katangian ng proseso ng pagpapalaganap ng mga elektrikal at magnetic na pakikipag-ugnayan.
Ang mga Farada na nasa buhay ay naging isang sikat na siyentipiko, maraming pag-aaral at sikat na mga aklat ang isinulat tungkol sa kanya tungkol sa kanya. Gayunpaman, ilang tao ang nalalaman ngayon na ang Faraday ay seryoso na interesado sa mga alon sa tubig. Huwag magkaroon ng mga pamamaraan sa matematika na kilala kay Cauchy, Poisson at Ostrogradsky, napakalinaw niya at malalim na nauunawaan ang mga pangunahing ideya ng teorya ng mga alon sa tubig. Na sumasalamin sa pagkalat ng electric at magnetic field sa espasyo, sinubukan niyang isipin ang prosesong ito sa pamamagitan ng pagkakatulad sa pagkalat ng mga alon sa tubig. Ang pagkakatulad na ito, tila, ay humantong sa kanya sa teorya ng paa ng bilis ng pagpapalaganap ng mga de-koryenteng at magnetic na pakikipag-ugnayan at ang alon na katangian ng prosesong ito. Noong Marso 12, 1832, naitala niya ang mga saloobing ito sa isang espesyal na liham: "Mga bagong tanawin na kasalukuyang nakaimbak sa isang selyadong sobre sa mga archive ng Royal Society." Ang mga ideya ng mga electromagnetic waves ay unang binuo ng mga saloobin na nakalagay sa sulat. Ang liham na ito ay inilibing sa mga archive ng Royal Society, siya ay natagpuan lamang noong 1938. Eidimo, at Faraday mismo ang nakalimutan niya (unti-unti siyang nakagawa ng malubhang sakit na nauugnay sa pagkawala ng memorya). Ang mga pangunahing ideya ng sulat, siya ay nakabalangkas mamaya sa gawain ng 1846
Siyempre, ngayon imposibleng tumpak na ibalik ang kurso ng mga saloobin ni Faraday. Ngunit ang kanyang mga pagmumuni-muni at mga eksperimento sa mga alon sa tubig sa ilang sandali bago ang paghahanda ng kahanga-hangang sulat na ito ay makikita sa gawaing inilathala noong 1831. Ito ay nakatuon sa pag-aaral ng mga maliliit na ripples sa ibabaw ng tubig, i.e., ang tinatawag na "maliliit na ugat" na alon *) (higit pa tungkol sa mga ito ay sasabihin sa ch. 5). Para sa kanilang pananaliksik, inimbento niya ang nakakatawa at, gaya ng lagi, isang napaka-simpleng tider. Sa dakong huli, ginamit ng paraan ng Faraday si Russell, naobserbahan ang iba pang mga mababang-pakpak, ngunit maganda at kawili-wiling phenomena na may maliliit na alon. Ang mga eksperimento ni Faraday at Russell ay inilarawan sa § 354 - 356 na aklat ng Rayleigh (John William Stratt, 1842 - 1919) "Teorya ng tunog", na unang inilathala noong 1877, ngunit hindi pa rin napapanahon at maaaring magbigay ng kasiyahan sa mambabasa (doon ay isang paglipat ng Russia). Si Ralea ay hindi lamang nagkaroon ng maraming para sa teorya ng mga oscillations at waves, kundi pati na rin ang isa sa mga unang kinikilala at pinahahalagahan ang liblib na alon.

Sa mga pangunahing kaganapan ng panahon
Ang pagpapabuti ng NAKN ay dapat maghintay para sa alinman sa kakayahan o liksi ng ilang indibidwal, at mula sa pare-parehong aktibidad ng maraming henerasyon na pinapalitan ang bawat isa.
F. bacon.
Samantala, oras na para sa amin upang tapusin ang isang medyo matagalang makasaysayang iskursiyon, bagaman ang larawan ng agham ng takot na naka-out, marahil masyadong isang panig. Upang paanuman ayusin ito, agad kong dadalhin ang mga pangyayari sa mga taon na ang mga istoryador sa agham ay makatutulong sa pinakamahalaga. Tulad ng nabanggit na, ang lahat ng mga pangunahing batas at equation ng mekanika ay binuo noong 1834 sa anyo kung saan ginagamit namin ang mga ito ngayon. Sa kalagitnaan ng siglo, ang mga pangunahing equation na naglalarawan sa mga paggalaw ng mga likido at nababanat na mga katawan (hydrodynamics at ang teorya ng pagkalastiko) ay isinulat nang detalyado. Tulad ng nakita namin, ang mga alon sa mga likido at sa mga nababanat na katawan ay interesado sa maraming siyentipiko. Gayunpaman, dinala ng mga physicist ang mga ilaw na alon sa oras na ito.
*) Ang mga alon na ito ay nauugnay sa mga pwersa ng ibabaw ng pag-igting ng tubig. Ang parehong lakas ay nagdudulot ng tubig na tumaas sa pinakamasasarap, kapal ng buhok, tubes (Latin na salitang Capillus at nangangahulugang buhok).
Sa unang quarter ng siglo, higit sa lahat dahil sa talento at enerhiya ng Thomas Jung (1773 - 1829), Augusten Jean Fresnel (1788 - 1827) at Dominica Francois Arago (1786 - 1853), nanalo ang wave theory ng liwanag. Ang tagumpay ay hindi madali, dahil may mga pangunahing siyentipiko bilang Laplace at Poisson sa maraming mga kalaban ng teorya ng alon. Ang kritikal na karanasan, na sa wakas ay inaprubahan ang teorya ng alon, ay ginawa ni Arago sa isang pulong ng Komisyon ng Paris Academy of Sciences, na tinalakay ang gawain ni Frenelle sa pagdidiprakt ng liwanag. Sa ulat ng Komisyon, inilarawan ito sa ganitong paraan: "Ang isa sa mga miyembro ng aming komisyon, si Monsieur Poisson, ay nagdala ng isang kamangha-manghang resulta mula sa mahalagang may-akda na iniulat ng may-akda na ang kaso ng isang malaking opaque screen ay dapat Maging parehong iluminado tulad ng sa kaso kung ang screen ay hindi ako umiiral ... Ang kinahinatnan ay napatunayan sa pamamagitan ng direktang karanasan at ang pagmamasid ay ganap na nakumpirma ang data ng pagkalkula. "
Nangyari ito noong 1819, at sa susunod na taon ang pandama ay napukaw na ang pagbubukas ng ersteda. Ang paglalathala ng Ersteid gumagana "eksperimento na may kaugnayan sa pagkilos ng isang de-koryenteng salungatan para sa isang magnetic arrow" nagbigay ng pagtaas sa avalanche ng mga eksperimento sa electromagnetism. Sa pangkalahatan ay kinikilala na ginawa ni Ampere ang pinakamalaking kontribusyon sa gawaing ito. Si Ersteda ay inilathala sa Copenhagen sa katapusan ng Hulyo, noong unang bahagi ng Setyembre, inihayag ni Arago ang pagbubukas sa Paris, at noong Oktubre, lumilitaw ang kilalang Bio-Savara law sa Oktubre - Laplas. Mula sa huling bahagi ng Setyembre, huminto halos lingguhan (!) Sa mga ulat ng mga bagong resulta. Ang mga resulta ng panahon ng dopharadeevsky na ito sa electromagnetism ay summed up sa aklat ng ampere "ang teorya ng electrodynamic phenomena, na nakuha eksklusibo mula sa karanasan".
Pansinin kung gaano kabilis ang balita ng mga pangyayari ay mabilis na ipinamamahagi, bagaman ang paraan ng komunikasyon ay mas perpekto kaysa sa ngayon (ang ideya ng mga komunikasyon sa telegrapo ay ipinahayag ni Ampera noong 1829, at noong 1844 ang unang nagsimulang magtrabaho sa North America Commercial Telegraph line). Ang mga resulta ng mga eksperimento ni Faraday ay mabilis na kilala. Gayunpaman, ito ay hindi maaaring sinabi tungkol sa pagkalat ng mga teoretikal na ideya ng Faraday, na nagpapaliwanag ng kanyang mga eksperimento (ang konsepto ng mga linya ng kuryente, isang electrotic na kondisyon, i.e., tungkol sa electromagnetic field)
Ang una sa lalim ng mga ideya ni Faraday ay tinasa ni Maxwell, na pinamamahalaang para sa isang angkop na wika sa matematika.
Ngunit nangyari ito sa kalagitnaan ng siglo. Maaaring tanungin ng mambabasa kung bakit naiiba ang mga ideya ng Faraday at ampere na naiiba. Ang kaso, tila, ang katunayan na ang aircodynamics ng amper ay hinog na, "rushed sa hangin." Hindi lahat ay tahimik ang mahusay na merito ng Ampere, na unang nagbigay ng mga ideyang ito sa isang tumpak na format ng matematika, kailangan mo pa ring bigyang-diin na ang mga ideya ni Faraday ay pinakamalalim at rebolusyonaryo. OII "ay nasira sa hangin", ngunit ipinanganak creative kapangyarihan ng pag-iisip at pantasya ng kanilang mga may-akda. Ito ay naging mahirap na makita ang katotohanan na ang OII ay hindi nakadamit sa mga damit ng matematika. Ang Maxwell ay hindi lilitaw - ang mga ideya ng Faraday ay maaaring nakalimutan nang matagal.
Ang ikatlong pinakamahalagang direksyon sa pisika ng unang kalahati ng huling siglo ay ang simula ng pagpapaunlad ng mga turo tungkol sa init. Ang unang hakbang ng teorya ng thermal phenomena, natural, may mga koneksyon sa gawain ng mga steam machine, at ang mga pangkalahatang teoretikal na ideya ay nabuo na mahirap at natagos sa agham nang dahan-dahan. Kahanga-hangang gawain ng Sadi Carno (1796 - 1832) "Reflections sa driving force ng apoy at ang mga machine na maaaring bumuo ng kapangyarihan na ito", na inilathala noong 1824, ay ganap na hindi napapansin. Naalala lamang salamat sa gawain ng Klapairon noong 1834, ngunit ang paglikha ng modernong teorya ng init (termodinamika) ay ang kaso para sa ikalawang kalahati ng siglo.
Ang dalawang gawa ay malapit na konektado sa mga tanong. Ang isa sa mga ito ay ang sikat na aklat ng natitirang matematika, pisika at isang Ehiptologist *) Jean Batista Joseph Fourier (1768 - 1830) "Ang analytical teorya ng init" (1822), nakatuon sa solusyon ng problema ng pamamahagi ng init; Ito ay binuo nang detalyado at inilalapat sa paglutas ng mga pisikal na problema sa paraan ng agnas ng mga function sa Sinusoidal na mga bahagi (Fourier agnas). Karaniwang binibilang ang gawaing ito ang pinagmulan ng matematika na pisika bilang independiyenteng agham. Ang halaga nito para sa teorya ng oscillatory and wave processes ay napakalaking - para sa higit sa isang siglo, ang pangunahing paraan ng pag-aaral ng mga proseso ng alon ay ang agnas ng mga kumplikadong alon sa simpleng sinusoidal
*) Pagkatapos ng kampanya ng Napoleon sa Ehipto, ang OI ay umabot sa "paglalarawan ng Ehipto" at nagtipon ng isang maliit, ngunit mahalagang koleksyon ng Egyptian Antiquities. Fourier nakadirekta sa mga unang hakbang ng batang Zhaia-Fraiseua Chamotoi, isang napakatalino decidifier ng hieroglyphic sulat, ang tagapagtatag ng Ehiptohiya. Ang decryption ng hieroglyphs ay mahilig hindi na walang tagumpay at Thomas Jung. Pagkatapos ng pisika, marahil ito ang kanyang pangunahing simbuyo ng damdamin.
(maharmonya) waves, o "harmonics" (mula sa "pagkakaisa" sa musika).
Ang isa pang gawain ay isang ulat ng dalawampu't mahalaga I Elmgolz "sa pangangalaga ng kapangyarihan", na ginawa noong 1847 sa isang pulong ng pisikal na lipunan na itinatag sa Berlin. Ang Hermann Ludwig Ferdinand Helmgolts (1821 - 1894) ay itinuturing na isa sa mga pinakadakilang naturalista, at ang ilan sa mga istoryador ng agham ay naglalagay ng gawaing ito sa mga pinaka-kilalang mga gawa ng mga siyentipiko na naglatag ng mga pundasyon ng mga natural na siyentipiko. Binubuo ito ng mga pinaka-pangkalahatang salita ng prinsipyo ng konserbasyon ng enerhiya (pagkatapos ito ay tinatawag na "puwersa") para sa mekanikal, thermal, elektrikal ("galvanic") at magnetic phenomena, kabilang ang mga proseso sa "organisadong nilalang". Ito ay lalo na kawili-wili para sa amin na ang Helmgolts unang nabanggit ang oscillatory likas na katangian ng paglabas ng Leiden Bank at sumulat ng isang equation mula sa kung saan sa lalong madaling panahon W. Thomson dinala ang formula para sa panahon ng electromagnetic oscillations sa oscillatory circuit.
Sa maliit na gawaing ito maaari mong makita ang mga pahiwatig para sa hinaharap na kahanga-hangang pananaliksik ng Helmholtz. Kahit na isang simpleng listahan ng kanyang mga tagumpay sa physics, hydromechanics, matematika, anatomya, pisyolohiya at psychophysiology ay hahantong sa amin masyadong malayo mula sa pangunahing paksa ng aming kuwento. Binabanggit lamang namin ang teorya ng mga vortices sa likido, ang teorya ng pinagmulan ng mga alon ng dagat at ang unang pagpapasiya ng rate ng pagpapalaganap ng pulso sa lakas ng loob. Ang lahat ng mga teoryang ito, tulad ng makikita natin sa lalong madaling panahon, ay direktang may kaugnayan sa modernong soliton research. Mula sa kanyang iba pang mga ideya, ito ay kinakailangan upang banggitin ang unang pagkakataon na ipinahayag sa pamamagitan ng kanya sa panayam sa pisikal na pananaw ng Faraday (1881), isang ideya ng pagkakaroon ng electrical charge ("mababa ang posibleng") atoms "). Sa karanasan, ang elektron ay natuklasan lamang labing-anim na taon mamaya.
Ang parehong mga gawa na inilarawan ay teoretikal, binubuo nila ang pundasyon ng matematika at teoretikal na pisika. Ang huling pagbuo ng mga agham na ito ay nauugnay, walang alinlangan, kasama ang mga gawa ng Maxwell, at sa unang kalahati ng siglo ang isang pulos teoretikal na diskarte sa pisikal na phenomena ay, sa pangkalahatan, dayuhan sa karamihan
schenyh. Ang pisika ay itinuturing na siyentipikong "nakaranas" at mga salita ng Lavan, kahit na sa mga pangalan ng mga gawa ay "karanasan", "batay sa mga eksperimento", "nagmula sa mga karanasan". Kapansin-pansin, ang komposisyon ng Helmholtz, na sa aming mga araw ay maaaring ituring na isang sample ng lalim at kalinawan ng pagtatanghal, ay hindi tinanggap ng isang pisikal na journal bilang isang teoretikal at masyadong malaki sa dami at sa kalaunan ay inilabas sa isang hiwalay na polyeto. Di-nagtagal bago ang pagkamatay ng Helmgolts, sinabi niya na ang kasaysayan ng paglikha ng kanyang pinakasikat na gawain:
"Ang mga kabataan ay mas gusto kaagad para sa pinakamalalim na gawain, kaya kinuha ko ako tungkol sa mahiwagang nilalang ng lakas ng buhay ... Natagpuan ko na ... ang teorya ng sigla ... Ako ay may kaugnayan sa anumang buhay na katawan ng mga katangian ng "Eternal Engine" ... naghahanap sa pamamagitan ng mga sulatin ni Daniel Bernoulli, d'Asimer at iba pang mga mathematicians ng huling siglo ... Nakarating ako sa tanong: "Anong uri ng relasyon ang dapat na umiiral sa pagitan ng iba't ibang pwersa ng kalikasan, kung tayo Tanggapin na ang "Eternal Engine" ay karaniwang imposible at gawin ang lahat ng mga relasyon na ito ay aktwal na isinasagawa. .. "Nilayon ko lamang na magbigay ng isang kritikal na pagtatasa at systematics ng mga katotohanan sa mga interes ng mga physiologist. Para sa akin, walang sorpresa kung sa wakas ay sinabi sa akin ng mga taong may sapat na kaalaman: "Oo, lahat ng ito ay mahusay. Ano ang nais ng batang ito na kumalat nang labis tungkol sa mga bagay na ito? " Sa aking sorpresa, ang mga awtoridad sa pisika na kinailangan kong pumasok sa kontak, ay ganap na naiiba. Sila ay hilig upang tanggihan ang katarungan ng batas; Kabilang sa masigasig na pakikibaka, anong uri ng ibinigay mula sa natural na pilosopiya ng Pegel, at ang aking gawain ay itinuturing na hindi kapani-paniwala na paglilinaw. Ang matematika lamang na si Jacobi ay nakilala ang koneksyon sa pagitan ng aking pangangatwiran at ang mga saloobin ng mga mathematician ng huling siglo, ay naging interesado sa aking karanasan at ipinagtanggol ako mula sa mga hindi pagkakaunawaan. "
Ang mga salitang ito ay maliwanag na nagpapakilala sa mindset at ang mga interes ng maraming siyentipiko ng panahon na iyon. Sa ganitong paglaban ng isang siyentipikong lipunan, ang mga bagong ideya ay, siyempre, regularidad at kahit na ang pangangailangan. Kaya hindi kami magmadali upang hatulan si Laplace, na hindi maintindihan ang Fresnel, Weber, na hindi nakilala ang mga ideya ni Faraday, o Celvin, na sumasalungat sa teorya ng Maxwell, at mas mahusay na tanungin ang kanyang sarili, kung tayo ay madaling ibinigay Sa pag-uusap ng bago, hindi katulad ng lahat, sa kung ano ang nakuha namin, mga ideya. Kinikilala namin na ang ilang konserbatismo ay inilalagay sa ating kalikasan ng tao, at samakatuwid, sa agham, na ginagawa ng mga tao. Sinasabi na ang ilang "malusog na konserbatismo" ay kinakailangan para sa pagpapaunlad ng agham, habang pinipigilan nito ang pagkalat ng mga walang laman na fantasies. Gayunpaman, hindi ito ginhawa, kapag naaalala mo ang kapalaran ng mga henyo na tumingin sa hinaharap, ngunit hindi nauunawaan at hindi kinikilala ng kanilang kapanahunan.

Ang iyong edad, ay hindi nakuha, ang mga propesiya ay hindi naiintindihan
At may patag na halo-halong mabaliw reproaches.
V. Bryusov.
Siguro ang pinaka matingkad na halimbawa ng naturang kontrahan sa panahon sa panahon ng interes sa amin (mga 1830) nakikita natin sa pagpapaunlad ng matematika. Ang mukha ng agham na ito ay tinutukoy, marahil, Gauss at Cauchi, na nakumpleto kasama ng iba pang pagtatayo ng mahusay na pagtatayo ng pagtatasa ng matematika, kung wala ang modernong agham ay hindi maiisip. Ngunit hindi namin malilimutan na ang batang Abel (1802 - 1829) at Galua (1811 - 1832) ay namatay sa parehong oras (1811 - 1832), na mula 1826 hanggang 1840. Inilathala ang kanilang mga gawa sa non-child geometry ng Lobachevsky (1792 - 1856) at Boyai (1802 - I860), na hindi nakatira bago ang pagkilala sa kanilang mga ideya. Ang mga dahilan para sa naturang trahedyang hindi pagkakaunawaan ay malalim at magkakaiba. Hindi namin maaaring hanapin ang mga ito, ngunit magbibigay kami ng isa pang halimbawa, mahalaga sa aming kuwento.
Tulad ng makikita natin sa ibang pagkakataon, ang kapalaran ng ating bayani, Soliton, ay malapit na nauugnay sa mga computing machine. Bukod dito, ang kasaysayan ay nagtatanghal sa amin ng isang kapansin-pansin na pagkakataon. Noong Agosto 1834, noong panahong iyon si Russell ay sinusunod ng isang liblib na alon, ang dalubhasa sa Ingles, isang ekonomista at isang imbentor engineer na si Charles Bab-Babe (1792 - 1871) ay nagtapos sa pag-unlad ng mga pangunahing prinsipyo ng "analytical" na makina nito, na kasunod nito nabuo ang batayan ng mga modernong digital computing machine. Ang mga ideya ng Babbedia ay nangunguna sa kanilang panahon. Upang ipatupad ang kanyang mga pangarap ng pagtatayo at paggamit ng naturang mga kotse, kinuha ito ng higit sa isang daang taon. Mahirap sisihin ang mga kontemporaryo ng Babbing. Maraming naiintindihan ang pangangailangan para sa mga computing machine, ngunit ang teknolohiya, agham at lipunan ay hindi pa hinog para sa pagpapatupad ng mga naka-bold na proyekto nito. Ang Punong Ministro ng England Sir Robert Pill, na kailangang malutas ang kapalaran ng financing ng proyekto na ipinakita ng gobyerno ng Babbag ay hindi ignorante (nagtapos siya mula sa Oxford muna sa matematika at classics). Nagsagawa siya ng pormal na talakayan sa proyekto, ngunit bilang isang resulta siya ay nagtapos na ang paglikha ng isang unibersal na computing machine ay hindi nalalapat sa mga prayoridad ng pamahalaan ng Britanya. Sa 1944 lamang ang unang awtomatikong digital machine lumitaw, at sa Ingles Magazine "Kalikasan" ("Nature") isang artikulo na tinatawag na "Babbedj's Dream dumating totoo".

Agham at lipunan.
Ang iskwad ng mga siyentipiko at manunulat ... palaging maaga sa lahat ng mga jacket ng paliwanag, sa lahat ng pag-atake ng edukasyon. Hindi ito dapat magalit nang walang pahintulot sa katotohanan na laging determinado na matiis ang mga unang shot at lahat ng kahirapan, lahat ng mga panganib.
A. S. Pushkin.
Siyempre, ang mga tagumpay ng agham at pagkabigo nito ay nauugnay sa mga makasaysayang kondisyon ng pag-unlad ng lipunan, kung saan hindi natin maantala ang pansin ng mambabasa. Ito ay hindi sa pamamagitan ng pagkakataon na sa oras na iyon ay nagkaroon ng tulad ng isang presyon ng mga bagong ideya na ang agham at lipunan ay walang oras upang makabisado ang mga ito.
Ang pag-unlad ng agham sa iba't ibang bansa ay pumasa sa hindi pantay na landas.
Sa France, ang siyentipikong buhay ay nagkakaisa at inorganisa ng Academy sa isang lawak na ang gawain na hindi nakita at hindi sinusuportahan ng Academy o hindi bababa sa mga sikat na akademiko ay may kaunting pagkakataon na interesado sa mga siyentipiko. Ngunit ang gawain na nahulog sa larangan ng pagtingin sa akademya ay pinananatili at binuo. Kung minsan ay nagdulot ng mga protesta at pagkagambala mula sa mga batang siyentipiko. Sa artikulo na nakatuon sa memorya ni Abel, ang kanyang kaibigan ni Segi ay sumulat: "Kahit na sa kaso ni Abel at Jacobi, ang benepikasyon ng Academy ay nangangahulugang hindi kinikilala ang di-nakikilalang merito ng mga batang siyentipiko, kundi ang pagnanais na hikayatin ang pag-aaral Ng ilang mga problema tungkol sa isang mahigpit na tinukoy na bilog ng mga isyu, sa labas ng kung saan, sa opinyon Academy, maaaring walang pag-unlad ng agham at hindi maaaring ginawa ng anumang mahalagang mga pagtuklas ... Sasabihin din namin ang isang bagay na ganap na naiiba: mga batang siyentipiko, hindi Makinig sa sinuman, maliban sa iyong sariling panloob na boses. Basahin ang mga gawa ng mga henyo at pag-isipan ang mga ito, ngunit hindi kailanman maging mga mag-aaral na wala ng
Opinyon ... kalayaan ng mga pananaw at kawalang-kinikilingan ng mga hatol - tulad ay dapat na iyong motto. " (Marahil, "hindi makinig sa sinuman" - isang polemical exaggeration, "panloob na tinig" ay hindi laging tama.)
Sa iba't ibang mga maliliit na estado, na matatagpuan sa teritoryo ng hinaharap na Aleman empire (lamang ng 1834, ang mga kaugalian ay sarado sa pagitan ng karamihan ng mga estado na ito), ang siyentipikong buhay ay nakatuon sa maraming mga unibersidad, sa karamihan ng mga gawaing pananaliksik ay isinasagawa rin. Nariyan na sa oras na ito ang mga paaralan ng mga siyentipiko ay nagsimulang bumuo at lumabas ng isang malaking bilang ng mga siyentipikong journal, na unti-unting naging pangunahing paraan ng komunikasyon sa pagitan ng mga siyentipiko, di-luho at oras. Ang kanilang sample ay sumusunod sa parehong modernong siyentipikong journal.
Sa British Islands wala ang Pranses na uri ng akademya na nagpapalaganap ng mga nagawa na kinikilala nito, ni ang mga siyentipikong paaralan, tulad ng sa Alemanya. Karamihan sa mga siyentipiko ng Ingles ay nag-iisa *). Ang mga loner na ito ay nakapaglagay ng ganap na bagong paraan sa agham, ngunit ang kanilang trabaho ay madalas na hindi nalalaman, lalo na kapag hindi sila ipinadala sa magasin, ngunit iniulat lamang sa mga pulong ng Royal Society. Ang buhay at pagbubukas ng sira-sira na Venomazb at isang makinang siyentipiko, Panginoon Henry Cavendish (1731 - 1810), na nagtrabaho sa kumpletong kalungkutan sa kanyang sariling laboratoryo at nai-publish lamang ng dalawang mga gawa (ang natitira, na naglalaman ng mga pagtuklas, ay tinanggihan ng iba, Lamang dosenang taon mamaya, ay natagpuan at nai-publish sa pamamagitan ng Maxwell), lalo na maliwanag ilarawan ang mga tampok ng agham sa England sa turn ng XVIII - XIX siglo. Ang mga naturang trend sa pang-agham na gawain ay nanatili sa England nang mahabang panahon. Halimbawa, ang Panginoon Ralea na nabanggit din ay nagtrabaho bilang isang amateur, natupad niya ang karamihan sa kanyang mga eksperimento sa kanyang ari-arian. Ang "amateur" na ito, bilang karagdagan sa aklat tungkol sa teorya ng tunog, ay isinulat
*) Hindi na kailangang maunawaan ito nang literal. Ang sinumang siyentipiko ay nangangailangan ng patuloy na komunikasyon sa ibang mga siyentipiko. Sa Inglatera, ang sentro ng naturang komunikasyon ay ang Royal Society, na may pare-parehong paraan upang pondohan ang siyentipikong pananaliksik.
Higit sa apat na daang mga gawa! Sa loob ng maraming taon nagtrabaho siya nang nag-iisa sa kanyang panganganak at Maxwell.
Bilang isang resulta, ang Ingles na istoryador ng agham ay sumulat tungkol sa oras na ito, ang pinakamalaking bilang ng mga gawa na isinagawa sa anyo at nilalaman ng mga gawa, na naging klasikong ... ay malamang, France; Ang pinakamalaking bilang ng mga gawaing pang-agham ay marahil sa Alemanya; Ngunit kabilang sa mga bagong ideya na para sa mga siglo na fertilized science, ang pinakamalaking bahagi ay malamang na kabilang sa England. " Ang huling pahayag ay maaaring bahagya na maiugnay sa matematika. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa pisika, ang paghatol na ito ay hindi masyadong malayo sa katotohanan. Hindi rin namin nalilimutan na ang Sovreme Russell *) ay ang Great Charles Darwin, na ipinanganak sa isang taon mamaya at namatay sa isang taon kasama niya.
Ano ang dahilan para sa tagumpay ng solong mga mananaliksik, bakit sila nakarating sa mga hindi inaasahang ideya na tila hindi lamang sila mali sa maraming iba pang hindi gaanong likas na mga siyentipiko, ngunit hindi masiraan ng ulo? Kung ihambing mo ang Faraday at Darwin - dalawang magagandang naturalista sa unang kalahati ng huling siglo, pagkatapos ay ang kanilang pambihirang pagsasarili mula sa mga pagsasanay na pinangungunahan sa panahong iyon, kumpiyansa sa kanilang sariling pangitain at dahilan, ang mahusay na katalinuhan sa pagbabalangkas ng mga isyu at ang pagnanais na maunawaan na hindi karaniwan na pinamamahalaang nilang obserbahan. Ang katotohanan na ang edukadong lipunan ay hindi walang malasakit sa siyentipikong pananaliksik. Kung walang pag-unawa, iyon ay, interes, at sa paligid ng mga natutuklasan at mga innovator ay karaniwang pagpunta sa isang bilog ng mga tagahanga at pakikiramay. Kahit na sa walang katapusang at na naging katapusan ng buhay ng Mizanthropy Babbedi ay mapagmahal at ang mga taong may mahusay na halaga. Nauunawaan niya siya at lubos na pinahahalagahan si Darwin, malapit sa kanyang empleyado at ang unang programmer ng kanyang analytical machine ay ang natitirang dalub-agbilang, anak na babae ng Byrona, Lady
*) Karamihan sa mga kontemporaryo na binanggit sa amin ay marahil pamilyar sa bawat isa. Siyempre, nakilala ang mga miyembro ng Royal Society sa mga pulong, ngunit, bilang karagdagan, suportado at personal na koneksyon. Halimbawa, alam na si Charles Darwin ay nasa mga reception sa Charles Babbedia, na kaibigan ni John Hershele, na nakakaalam na malapit kay John Russell kay John Russell, at iba pa.
Adu augue lavleys. Pinahahalagahan din ni Babbedja ang mga farada at iba pang natitirang mga tao sa kanyang panahon.
Ang kahalagahan ng panlipunan ng siyentipikong pananaliksik ay naging malinaw sa maraming edukadong tao, at kung minsan ay nakatulong na makatanggap ng mga siyentipiko ng mga kinakailangang pondo, sa kabila ng kakulangan ng sentralisadong pagpopondo para sa agham. Sa pagtatapos ng unang kalahati ng siglong XVIII. Ang Royal Society at mga nangungunang unibersidad ay may malalaking pondo kaysa sa anumang nangungunang mga institusyong pang-agham sa kontinente. "... Pleiad ng mga natitirang physicists, tulad ng Maxwell, Ralea, Thomson ... ay hindi maaaring lumabas kung ... sa England, sa oras na iyon ay magkakaroon ng kultural na pang-agham na komunidad, tama ang pagsusuri at pagsuporta sa mga siyentipiko (P L. Kapitsa) .

Kohets kabanata at fpagmehta Books.

Ang mas malawak at mas malalim ang kaalaman ng sangkatauhan tungkol sa mundo sa buong mundo, ang mas maliwanag ang mga isla ng hindi alam. Ganiyan ang mga soliton - hindi pangkaraniwang bagay ng pisikal na mundo.

Kung saan ipinanganak ang mga soliton

Ang terminong soliton mismo ay isinalin bilang isang liblib na alon. Sila talaga ang mga ito ay ipinanganak mula sa mga alon at magmana ng kanilang mga ari-arian. Gayunpaman, sa proseso ng pamamahagi at banggaan ilantad ang mga katangian ng mga particle. Samakatuwid, ang pangalan ng mga bagay na ito ay kinuha sa isang katiyakan sa mga kilalang konsepto ng isang elektron, poton, na may ganitong duality.

Sa kauna-unahang pagkakataon, ang isang liblib na alon ay sinusunod sa isa sa mga kanal ng London noong 1834. Siya ay lumitaw sa unahan ng paglipat ng barge at patuloy ang kanyang mabilis na kilusan pagkatapos itigil ang daluyan, habang pinapanatili ang kanyang hugis at enerhiya sa loob ng mahabang panahon.

Minsan ang mga naturang alon na lumilitaw sa ibabaw ng tubig ay umabot sa isang taas na 25 metro. Kama sa ibabaw ng mga karagatan, nagiging sanhi sila ng pinsala at kamatayan ng mga barko. Ang gayong higanteng baras sa dagat, na umaabot sa baybayin, ay nagtatapon ng malalaking masa ng tubig, na nagdadala ng napakalawak na pagkawasak. Bumabalik sa karagatan, tumatagal siya ng libu-libong buhay, gusali at iba't ibang mga item.

Ang larawang ito ng pagkawasak ay katangian. Pag-aaral ng mga sanhi ng kanilang paglitaw, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang karamihan sa kanila ay talagang pinagmulan ng soliton. Ang Tsunami-solitons ay maaaring ipanganak sa bukas na karagatan at sa kalmado, tahimik na panahon. Iyon ay, sila ay nakataas sa lahat o iba pang likas na cataclysms.

Ang matematika ay lumikha ng teorya, na nagpapahintulot sa paghula ng mga kondisyon para sa kanilang paglitaw sa iba't ibang mga kapaligiran. Ginawa ng pisika ang mga kundisyong ito sa laboratoryo at natuklasan solitons:

• sa mga kristal;
• shortwave laser radiation;
• fiber films;
• iba pang mga kalawakan;
• nervous system ng mga nabubuhay na organismo;
• at sa mga planeta sa atmospheres. Ito ay naging posible upang ipalagay na ang isang malaking pulang lugar sa ibabaw ng Jupiter ay mayroon ding soliton pinagmulan.

Kamangha-manghang mga katangian at palatandaan ng solitons.

Ang mga soliton ay may ilang mga peculiarities na makilala ang mga ito mula sa maginoo alon:

• nalalapat sila sa malalaking distansya, halos hindi binabago ang kanilang mga parameter (amplitude, dalas, bilis, enerhiya);
• ang mga alon ng soliton ay dumaan sa bawat isa nang walang pagbaluktot, tulad ng mga particle na nahaharap, hindi mga alon;
• mas mataas ang "umbok" ng soliton, mas malaki ang bilis nito;
• ang mga hindi pangkaraniwang edukasyon ay maaaring kabisaduhin ang impormasyon tungkol sa likas na katangian ng epekto sa kanila.

May tanong kung paano ang mga ordinaryong molecule na walang kinakailangang mga istruktura at mga sistema ay maaaring matandaan ang impormasyon? Kasabay nito, lumampas ang mga parameter ng kanilang memorya sa mga pinakamahusay na modernong computer.

Ang mga soliton waves ay ipinanganak sa mga molecule ng DNA na nakapagpapanatili ng impormasyon tungkol sa katawan sa buong buhay! Sa tulong ng mga super-sensitibong aparato, posible na sumubaybay sa landas ng mga soliton sa buong kadena ng DNA. Iyon pala binabasa ng wave ang impormasyong nakaimbak sa landas nito, Tulad ng isang tao na nagbabasa ng isang bukas na libro, gayunpaman, ang katumpakan ng pag-scan ng wave ay maraming beses.

Ang mga pag-aaral ay patuloy sa Russian Academy of Sciences. Ang mga siyentipiko ay may di-pangkaraniwang eksperimento, ang mga resulta nito ay hindi inaasahan. Naiimpluwensyahan ng mga mananaliksik ang mga soliton ng pagsasalita ng tao. Ito ay naka-out na ang pandiwang impormasyon na naitala para sa isang espesyal na carrier literal revived solitons.

Ang isang malinaw na kumpirmasyon ng mga ito ay ang mga pag-aaral na isinasagawa sa mga butil ng trigo, pre-rehabited napakalaking dosis ng radyaktibidad. Sa ganitong epekto, ang DNA chain ay nawasak, at ang mga buto ay mawawala ang kanilang posibilidad na mabuhay. Pagtuturo ng mga soliton, "Naaalala ko" ang pagsasalita ng tao, sa "patay" na butil ng trigo, pinamamahalaang ibalik ang kanilang posibilidad na mabuhay, i.e. Nagbigay sila ng sprouts. Ang mga pag-aaral na isinagawa sa ilalim ng mikroskopyo ay nagpakita ng kumpletong pagpapanumbalik ng mga chain ng DNA na nawasak ng radiation.

Prospect para sa paggamit

Ang mga manifestations ng solitons ay sobrang magkakaiba. Samakatuwid, upang mahulaan ang lahat ng mga prospect para sa kanilang paggamit ay napakahirap.

Ngunit malinaw na sa batayan ng mga sistemang ito, posible na lumikha ng mas malakas na lasers at amplifiers, upang gamitin ang mga ito sa larangan ng telekomunikasyon para sa enerhiya at impormasyon, mag-apply sa spectroscopy.

Kapag nagpapadala ng impormasyon tungkol sa mga maginoo fiber fibers bawat 80-100 km, isang signal ay nakakuha. Ang paggamit ng optical solitons ay nagbibigay-daan sa iyo upang madagdagan ang hanay ng paghahatid ng signal nang hindi distorting ang hugis ng pulses hanggang sa 5-6 libong kilometro.

Ngunit kung saan ang enerhiya ay mula sa upang mapanatili ang mga makapangyarihang signal sa napakalaking distansya ay nananatiling isang misteryo. Ang mga paghahanap para sa pagsagot sa tanong na ito ay pauna pa.

Kung ang post na ito ay dumating sa madaling gamiting, ang Buda ay natutuwa na makita ka

Sa kasalukuyan, ang mga seminar ay nagsimulang magwakas sa paglutas ng mga gawain, ngunit ang mga ulat sa iba't ibang paksa. Sa tingin ko ito ay tama upang iwanan ang mga ito dito sa isang mas o mas mababa popular na form.

Ang salitang "soliton" ay mula sa ingles solitary wave at nangangahulugan ng isang liblib na alon (o pagsasalita ng physics language ilang arousal).

Soliton malapit sa Moloka Island (Hawaiian archipelago)

Ang Tsunami ay din soliton, ngunit makabuluhang mas malaki. Ang privacy ay hindi nangangahulugan na ang alon ay magiging isa lamang sa buong mundo. Ang mga soliton ay kung minsan ay matatagpuan sa pamamagitan ng mga grupo bilang malapit sa Burma.

Solitons sa dagat ng Andaman, ang kalagayan ng Burma, Bengal at Thailand.

Sa mathematical sense, si Soliton ay isang solusyon ng isang nonlinear equation sa mga pribadong derivatives. Ay nangangahulugang ito bilang mga sumusunod. Lutasin ang mga linear equation na karaniwan sa paaralan na ang pagkakaiba ng sangkatauhan ay matagal nang matagal. Ngunit ito ay kinakailangan upang lumitaw ang isang parisukat, kubo o mas matalas na pag-asa sa kaugalian equation mula sa isang hindi kilalang halaga at binuo para sa lahat ng mga siglo ang matematiko patakaran ng pamahalaan ay naghihirap Fiasco - ang isang tao ay hindi pa natutunan upang magpasya at desisyon ay madalas na guessed o napili mula sa iba't ibang mga pagsasaalang-alang. Ngunit ang kalikasan ay naglalarawan nang eksakto sila. Kaya ang mga di-linear dependency ay nagbibigay ng kapanganakan sa halos lahat ng phenomena, kaakit-akit na mga mata, at nagbibigay-daan sa buhay din. Ang bahaghari sa mathematical depth nito ay inilarawan ng function ng eyry (bagaman, ang pagsasalita ng apelyido para sa isang siyentipiko, na ang pag-aaral ay nagsasabi tungkol sa bahaghari?)

Ang pagbawas ng puso ng tao ay isang tipikal na halimbawa ng mga biochemical na proseso, na tinatawag na autocatalytic - tulad na sumusuporta sa kanilang sariling pag-iral. Ang lahat ng mga linear dependency at direktang proporsyonidad, bagaman simple para sa pagtatasa, ngunit mayamot: walang pagbabago sa kanila, dahil ang direktang ay nananatiling pareho at sa simula ng mga coordinate, at umaagos sa kawalang-hanggan. Ang mas kumplikadong mga pag-andar ay may mga espesyal na puntos: minima, maxima, faults, atbp, na nangyayari sa equation lumikha ng hindi mabilang na mga pagkakaiba-iba para sa pagpapaunlad ng mga sistema.

Ang mga function, bagay o phenomena na tinatawag na solitons ay may dalawang mahahalagang katangian: ang mga ito ay matatag sa oras at panatilihin ang kanilang hugis. Siyempre, sa buhay walang sinuman at walang endlessly masiyahan ang mga ito ay nasiyahan, kaya kailangan mong ihambing sa katulad na phenomena. Bumabalik sa marine stroy, ripples sa kanyang ibabaw arises at mawala para sa bahagi ng isang segundo, malaking alon, itataas ng hangin mag-alis at nakakalat sa splashes. Ngunit ang tsunami ay gumagalaw ng isang bingi na pader para sa daan-daang kilometro nang hindi nawawala ang kapansin-pansin sa taas ng alon at lakas.

Mayroong ilang mga uri ng mga equation na humahantong sa solitons. Una sa lahat, ito ang gawain ni Sturm Liouville

Sa teorya ng quantum, ang equation na ito ay kilala bilang nonlinear Schrödinger equation (Schrödinger) kung ang function ay may arbitrary na hitsura. Sa rekord na ito, ang bilang ay tinatawag na sariling. Ito ay espesyal na natagpuan din ito kapag nilulutas ang problema, dahil hindi lahat ng halaga ay maaaring magbigay ng solusyon. Ang papel na ginagampanan ng sariling mga numero sa pisika ay napakalaki. Halimbawa, ang enerhiya ay masigasig sa mekanika ng quantum, ang mga transition sa pagitan ng iba't ibang mga sistema ng coordinate ay hindi din idle nang wala ang mga ito. Kung kailangan mong baguhin ang parameter t. Hindi nagbago ang kanilang sariling mga numero (at t. Siguro oras, halimbawa, o ilang panlabas na impluwensiya sa pisikal na sistema), pupunta kami sa Korteeweg-de Vries (Korteweg-de Vries) Equation:

May iba pang mga equation, ngunit ngayon hindi ito mahalaga.

Sa optika, ang isang pangunahing papel ay nilalaro ng dispersion phenomenon - ang pag-asa ng dalas ng alon mula sa haba nito, o sa halip ang tinatawag na wave number:

Sa pinakasimpleng kaso, maaari itong maging linear (, kung saan - ang bilis ng liwanag). Sa buhay, madalas naming makuha ang parisukat ng numero ng wave, at isang bagay na mas tuso. Sa pagsasagawa, ang pagpapakalat ay naglilimita sa kakayahan ng pakyawan hibla, ayon sa kung saan ang mga salitang ito ay tumakas sa iyong internet provider mula sa mga server ng WordPress. Ngunit pinapayagan din nito na laktawan ang isang buong buong beam, ngunit ilang. At sa mga tuntunin ng optika, itinuturing ng mga equation sa itaas ang pinakasimpleng kaso ng pagpapakalat.

Iba-iba ang uri ng mga soliton. Halimbawa, ang mga soliton na nagmumula sa ilang mga mathematical abstractions sa mga sistema na walang alitan at iba pang mga pagkalugi ng enerhiya ay tinatawag na konserbatibo. Kung isaalang-alang namin ang parehong tsunami para sa hindi masyadong mahabang panahon (at para sa kalusugan dapat itong maging kapaki-pakinabang), pagkatapos ito ay isang konserbatibo soliton. Ang iba pang mga soliton ay umiiral lamang dahil sa mga daluyan ng bagay at enerhiya. Ang mga ito ay kaugalian na tinatawag na mga autoko at pagkatapos ay magsasalita kami nang eksakto tungkol sa Autosoliton.

Sa optika, sinasabi din nila ang mga pansamantalang at spatial solitons. Mula sa pamagat ito ay nagiging malinaw, susundin namin ang soliton bilang isang uri ng alon sa espasyo, o ito ay isang splash sa oras. Pansamantalang lumitaw dahil sa pagbabalanse ng nonlinear effect diffraction - radiation deviations mula sa rectilinear distribution. Halimbawa, ang isang laser sa salamin (fiberboard), at sa loob ng laser beam, ang repraktibo index ay nagsimulang depende sa laser power. Ang spatial solitons ay lumitaw dahil sa pagbabalanse ng mga nonlinearities dispersion.

Pundamental soliton.

Tulad ng nabanggit, broadband (iyon ay, ang kakayahang magpadala ng maraming mga frequency, at samakatuwid ay kapaki-pakinabang na impormasyon) Ang mga linya ng komunikasyon ng fiber-optic ay limitado sa mga nonlinear effect at pagpapakalat na nagbabago ng malawak na signal at ang kanilang dalas. Ngunit sa kabilang banda, ang parehong nonlinearity at pagpapakalat ay maaaring humantong sa paglikha ng mga soliton, na panatilihin ang kanilang form at iba pang mga parameter ng mas mahaba kaysa sa lahat ng iba pa. Ang natural na output mula dito ay ang pagnanais na gamitin ang Soliton mismo bilang isang signal ng impormasyon (mayroong isang pagsiklab-soliton sa dulo ng hibla - lumipas, hindi - walang zolik).

Ang isang halimbawa sa isang laser pagbabago ng repraktibo index sa loob ng pakyawan hibla bilang ito kumalat ay lubos na buhay, lalo na kung ikaw "shove" sa hibla thinner ng pulse buhok ng tao sa ilang mga watts. Para sa paghahambing, marami o hindi, isang karaniwang enerhiya-nagse-save na bombilya na may kapangyarihan ng 9 W ay nagpapaliwanag ng isang writing desk, ngunit sa parehong oras ang laki ng palad. Sa pangkalahatan, hindi tayo malalayo sa katotohanan upang magmungkahi na ang pag-asa ng repraktibo na index ng pulse power sa loob ng hibla ay magiging ganito:

Pagkatapos ng pisikal na pag-iisip at mga pagbabago sa matematika ng iba't ibang kumplikado sa amplitude ng electric field sa loob ng hibla, maaari mong makuha ang equation ng form

kung saan at ang coordinate sa kahabaan ng pagkalat ng sinag at ang transverse isa. Ang koepisyent ay may mahalagang papel. Tinutukoy nito ang ratio sa pagitan ng pagpapakalat at nonlinearity. Kung ito ay napakaliit, pagkatapos ay ang huling termino sa formula ay maaaring itapon sa isang resulta ng kahinaan ng nonlinearities. Kung ito ay napakalaki, pagkatapos ay hindi linearity pagdurog ang pagdidiprakt ay tanging upang matukoy ang mga katangian ng pagpapalaganap ng signal. Sinusubukan pa rin itong malutas ang equation na ito para lamang sa pagsasama. Kaya sa resulta lalo na simple:
.
Ang pag-andar ng hyperbolic seference bagaman ito ay tinatawag na mahaba, mukhang isang ordinaryong kampanilya

Ang pamamahagi ng intensity sa seksyon ng cross ng laser beam sa anyo ng isang pangunahing soliton.

Ang solusyon na ito ay tinatawag na isang pangunahing soliton. Ang kapansanan ng exponent ay tumutukoy sa pagpapalaganap ng soliton sa kahabaan ng axis ng hibla. Sa pagsasagawa, ito ay nangangahulugan na sa pagbisita sa dingding nakita namin ang isang maliwanag na lugar sa gitna, ang intensity na mabilis na mahulog sa mga gilid.

Ang pangunahing soliton, tulad ng lahat ng mga soliton na nagmumula sa paggamit ng mga lasers, ay may ilang mga tampok. Una, kung ang kapangyarihan ng laser ay hindi sapat, hindi ito lilitaw. Pangalawa, kahit na sa isang lugar ang mekaniko ay sobra sa timbang, ang hibla ay sobra sa timbang, ang mga droplet dito sa langis o gumawa ng ibang dirtycy, ang soliton na dumadaan sa nasira na lugar ay magiging galit (sa pisikal at makasagisag na kahulugan), ngunit mabilis na babalik sa ang mga orihinal na parameter nito. Ang mga tao at iba pang mga nabubuhay na nilalang ay nahuhulog din sa ilalim ng kahulugan ng Autosolon at ang kakayahang bumalik sa isang kalmado na kalagayan ay napakahalaga sa buhay 😉

Ang daloy ng enerhiya sa loob ng pangunahing soliton ay ganito:

Ang direksyon ng enerhiya ay dumadaloy sa loob ng pangunahing soliton.

Dito, ang circumference ay nahahati sa mga lugar na may iba't ibang direksyon ng mga daluyan, at ipinapahiwatig ng mga arrow ang direksyon.

Sa pagsasagawa, makakakuha ka ng ilang solitons kung ang laser ay may ilang henerasyon na mga channel na parallel sa axis nito. Pagkatapos ay ang pakikipag-ugnayan ng mga soliton ay matutukoy ng antas ng magkasanib na kanilang "skirts". Kung ang scattering ng enerhiya ay hindi masyadong malaki, maaari naming ipalagay na ang enerhiya daloy sa loob ng bawat soliton ay naka-imbak sa oras. Pagkatapos ay magsimulang magsulid ang mga soliton at lumipat. Ang sumusunod na tayahin ay nagpapakita ng pagmomodelo ng isang banggaan ng dalawang soliton trip.

Modeling Soliton banggaan. Sa isang kulay-abo na background, amplitudes (bilang kaluwagan) ay itinatanghal, at sa itim - ang pamamahagi ng phase.

Ang mga grupo ng mga soliton ay natagpuan, kumapit at bumubuo ng z-katulad na istraktura ay nagsisimula upang iikot. Kahit na mas kawili-wiling mga resulta ay maaaring makuha sa pamamagitan ng isang paglabag sa mahusay na proporsyon. Kung inilalagay mo ang mga soliton ng laser sa isang checker order at magtapon ng isa, ang istraktura ay magsisimulang umiikot.

Ang paglabag sa mahusay na proporsyon sa grupo ng mga soliton ay humahantong sa pag-ikot ng sentro ng istraktura ng pagkawalang-kilos sa direksyon ng arrow sa Fig. kanan at pag-ikot sa paligid ng instant na posisyon ng sentro ng pagkawalang-galaw

Ang mga pag-ikot ay dalawa. Ang inertia center ay hahawakan ng isang clockwise arrow, pati na rin ang istraktura mismo ay magsulid sa paligid ng posisyon nito sa bawat sandali ng oras. Bukod dito, ang mga panahon ng pag-ikot ay pantay, halimbawa, tulad ng lupa at buwan, na nakabukas sa ating planeta lamang sa isang panig.

Mga eksperimento

Kaya hindi pangkaraniwang mga katangian ng solitons ang gumagawa ng pansin at iniisip ang tungkol sa halos mga aplikasyon para sa mga 40 taon. Kaagad naming masasabi na ang mga soliton ay maaaring magamit upang i-compress ang pulses. Sa ngayon, posible na makakuha ng isang pulse duration ng hanggang sa 6 femtoseconds (segundo o dalawang beses isang milyon at ang resulta upang ibahagi mula sa isang segundo). Ang hiwalay na interes ay mga linya ng komunikasyon ng soliton, ang pag-unlad na kung saan ay para sa isang mahabang panahon. Kaya inalok ng Chasegawa ang sumusunod na pamamaraan noong 1983.

Soliton Communication Line.

Ang link ay nabuo mula sa mga seksyon tungkol sa 50 km ang haba. Kabuuang haba ng linya ay 600 km. Ang bawat seksyon ay binubuo ng isang receiver na may laser transmitping sa susunod na reinforced signal ng weyb gayd, na naging posible upang maabot ang bilis ng 160 GB / s.

Pagtatanghal

Literatura

1. J. LEM. Panimula sa teorya ng solitons. Bawat. mula sa Ingles M.: MIR, - 1983. -294 p.
2. J. Weize linear at nonlinear waves. - m.: MIR, 1977. - 624 p.
3. I. R. Shen. Mga Prinsipyo ng Nonlinear Optics: Per. mula sa Ingles / ed. S. A. AKHMANOVA. - M.: Agham., 1989. - 560 p.
4. S. A. Bulgakova, A. L. Dmitriev. Nonlinear at optical information processing device // tutorial. - St. Petersburg: Spbguitmo, 2009. - 56 p.
5. Werner Alpers et. Al. Pagmamasid ng mga panloob na alon sa Andaman Sea ni Ers Sar // Earthnet Online
6. A. I. Latkin, A. V. Yakasov. Autosolitone mode ng Pulse pagpapalaganap sa isang fiber-optic na linya ng komunikasyon na may nonlinear ring mirror // automotry, 4 (2004), T.40.
7. N. N. Rozanov. Ang mundo ng laser solitons // kalikasan, 6 (2006). P. 51-60.
8. O. A. Tatarkina. Ang ilang mga aspeto ng disenyo ng Soliton fiber-optic transmission systems // fundamental studies, 1 (2006), pp. 83-84.

P. S. sa mga diagram.

Soliton- Ito ay isang liblib na alon sa mga kapaligiran ng iba't ibang pisikal na kalikasan, na pinapanatili ang walang pagbabago na anyo at bilis kapag ipinamamahagi. Ang Ingles. Nag-iisa - liblib (nag-iisa wave ay isang liblib na alon), "-on" - isang tipikal na dulo ng mga tuntunin ng ganitong uri (halimbawa, isang elektron, poton, atbp.), Ibig sabihin ang pagkakahalintulad ng isang maliit na butil.

Ang konsepto ng Soliton ay ipinakilala noong 1965 ng mga Amerikano na may isang normal na komisyon at Martin Kruskal, ngunit ang pambungad na karangalan ng pagtuklas ng Soliton ay iniuugnay sa British engineer na si John Scott Russell (1808-1882). Noong 1834, sila ay unang binigyan ng paglalarawan ng pagmamasid ng Soliton ("Big Secluded Wave"). Sa oras na iyon, pinag-aralan ni Russell ang bandwidth ng Canal Union Plisis Edinburgh (Scotland). Ito ay kung paano ang pambungad na may-akda mismo ang nagsalita tungkol sa kanya: "Sinundan ko ang kilusan ng barge, na mabilis kong nakuha sa makitid na kanal ng ilang kabayo kapag hindi inaasahang tumigil ang barge; Ngunit ang masa ng tubig, na pinangunahan ng barge upang lumipat, ay hindi tumigil; Sa halip, nagtipon siya malapit sa ilong ng daluyan sa isang estado ng galit na kilusan, pagkatapos ay hindi inaasahang iniwan siya sa likod, na nakasakay sa isang malaking bilis at pagkuha ng anyo ng isang malaking solong elevation, i.e. Bilugan, makinis at mahusay na binibigkas na burol ng tubig, na nagpatuloy sa landas nito kasama ang channel, sa lahat nang hindi binabago ang form nito at nang hindi binabawasan ang bilis. Sinundan ko siya na nakasakay, at nang ako ay nahuli sa kanya, lumulubog pa rin siya sa mga bilis ng mga walong o siyam na milya kada oras, napananatili ang kanyang unang elevation profile tungkol sa tatlumpung talampakan at taas mula sa isang paa hanggang sa isang paa at kalahati. Ang kanyang taas ay unti-unting nabawasan, at pagkatapos ng isa o dalawang milya ng paghabol nawala ko ito sa liko ng kanal. Kaya noong Agosto 1834 ako ay unang hinamon upang makatagpo ng isang pambihirang at magandang kababalaghan na tinawag ko ang alon ng broadcast ... ".

Sa dakong huli, ang pag-eksperimento ni Russell, na nagsasagawa ng isang bilang ng mga eksperimento, ay natagpuan ang pag-asa ng bilis ng isang nag-iisa na alon mula sa taas nito (pinakamataas na taas sa itaas ng antas ng libreng ibabaw ng tubig sa channel).

Marahil ay nakikita ni Russell ang papel na ginagampanan ng mga soliton sa modernong agham. Sa mga huling taon ng kanyang buhay, natapos niya ang aklat Mga alon ng pagsasalin sa aquatic, hangin at mahahalagang karagatanNai-publish na posthumously noong 1882. Ang aklat na ito ay naglalaman ng isang reprint Ulat sa mga alon - Ang unang paglalarawan ng isang liblib na alon, at isang bilang ng mga hula tungkol sa istraktura ng bagay. Sa partikular, naniniwala si Russell na ang tunog ay may mga liblib na alon (sa katunayan ito ay hindi gayon), kung hindi man, sa kanyang opinyon, ang pagkalat ng tunog ay nasira. Batay sa teorya na ito at ginagamit ang pag-asa ng bilis ng isang liblib na alon na natagpuan sa pamamagitan ng mga ito, natagpuan ni Russell ang kapal ng kapaligiran (5 milya). Bukod dito, ginagawa ang palagay na ang liwanag ay mga liblib na alon (na hindi rin gayon), natagpuan ni Russell ang haba ng uniberso (5 · 10 17 milya).

Tila, sa mga kalkulasyon nito na may kaugnayan sa laki ng uniberso, nagkamali si Russell. Gayunpaman, ang mga resulta na nakuha para sa kapaligiran ay tama, kung ito ay pare-parehong density. Russevsky pareho Ulat sa mga alon Ito ay itinuturing na isang halimbawa ng pagtatanghal ng kaliwanagan ng mga siyentipikong resulta, kalinawan, na malayo sa siyentipiko ngayon.

Ang reaksyon sa ulat ng agham ng pinaka-makapangyarihan sa panahon ng mekanika ng Ingles ng George Baidel Ayri (1801-1892) (Propesor ng Astronomiya sa Cambridge mula 1828 hanggang 1835, Astronoma ng Royal Court mula 1835 hanggang 1881) at George Gabriel Stokes (1819-1903) (Propesor ng Matematika Cambridge mula 1849 hanggang 1903) ay negatibo. Pagkalipas ng maraming taon, ang Soliton ay tinanggihan ng ganap na iba't ibang kalagayan. Kapansin-pansin, hindi madaling kopyahin ang pagmamasid ni Russell. Ang mga kalahok ng kumperensya "Soliton-82", na nagtipon sa Edinburgh sa kumperensya, na nakatuon sa siglo mula sa araw ng pagkamatay ni Russell at sinusubukan na makakuha ng isang liblib na alon sa lugar kung saan pinanood niya si Russell, hindi nakakakita ng kahit ano , sa lahat ng kanilang karanasan at malawak na kaalaman tungkol sa Soliton.

Noong 1871-1872, ang mga resulta ng siyentipikong Pranses na si Joseph Viensenyna Boussineske (1842-1929) ay na-publish (1842-1929), na nakatuon sa teoretikal na pag-aaral ng mga liblib na alon sa mga kanal (tulad ng nag-iisa na alon ng Russell). Nakatanggap ang Boussinesque ng equation:

Na naglalarawan ng gayong mga alon ( u.- Shift ng libreng ibabaw ng tubig sa channel, d. - Lalim ng channel, c. 0 - ang bilis ng alon, t. - Oras, x. - Spatial variable, ang index ay tumutugma sa pagkita ng kaibahan ng kaukulang variable), at tinutukoy ang kanilang hugis (hyperbolic session, cM.. Larawan. 1) at bilis.

Ang pinag-aralan na mga alon na si Boussienesk ay tinatawag na pamamaga at isinasaalang-alang ang pamamaga ng positibo at negatibong taas. Ang mga boussienesc ay nagpapatunay ng katatagan ng positibong pamamaga sa pamamagitan ng katotohanan na ang kanilang maliliit na kaguluhan ay nagaganap, mabilis na lumubog. Sa kaganapan ng isang negatibong pamamaga, ang pagbuo ng isang matatag na waveform ay imposible, tulad ng para sa isang mahaba at positibong napaka maikling pamamaga. Pagkaraan ng kaunti, noong 1876, inilathala ang mga resulta ng kanyang pananaliksik ng Ingles na Panginoon Ralea.

Ang susunod na mahalagang yugto sa pag-unlad ng teorya ng solitons ay ang gawain (1895) ng Dutch Deerika Johann Korteewega (1848-1941) at ang kanyang estudyante ng Gustav de Vriz (ang eksaktong mga petsa ng buhay ay hindi kilala). Tila, ni Cortega, o ibinibigay ang mga gawa ni Boussinesque. Inalis nila ang equation para sa mga alon sa medyo malawak na mga channel ng seksyon ng Constant Cross, na ngayon ang kanilang pangalan ay ang Korteeweg-de-Vriza Equation (KDV). Solusyon ng naturang equation at naglalarawan ng wave detected wave sa isang pagkakataon. Ang mga pangunahing tagumpay ng pag-aaral na ito ay upang isaalang-alang ang isang mas simpleng equation na naglalarawan sa wave na tumatakbo sa isang direksyon, ang mga solusyon ay mas visual. Dahil sa ang katunayan na ang solusyon ay kinabibilangan ng elliptical function ng Jacobi cN.Ang mga desisyon na ito ay tinatawag na "cnidal" waves.

Sa normal na form, ang KDV equation para sa nais na pag-andar at Mayroon itong form:

Ang kakayahan ng Soliton na mapanatili sa pagpapalaganap ng anyo nito ay hindi nagbabago ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang pag-uugali nito ay tinutukoy ng dalawang kumikilos na tapat sa mga proseso. Una, ito ang tinatawag na, non-linear na pagbagsak (ang harap ng alon ng isang sapat na malaking amplitude ay naglalayong tip sa pagtaas ng mga lugar ng amplitude, dahil ang mga particle sa likod ay may mas malaking paglipat ng mas mabilis sa harap ng pagtakbo ). Pangalawa, ang ganitong proseso ay ipinakita bilang isang pagpapakalat (pag-asa ng bilis ng alon mula sa dalas nito, tinutukoy ng pisikal at geometriko na katangian ng daluyan; sa panahon ng pagpapakalat, iba't ibang bahagi ng paglipat ng alon na may iba't ibang mga bilis at ang wave break). Kaya, ang nonlinear pagbagsak ng alon ay binayaran ng pagpapakalat nito dahil sa pagpapakalat, na nagsisiguro sa pangangalaga ng hugis ng naturang alon sa panahon ng pagpapalaganap nito.

Ang kawalan ng pangalawang alon sa pagpapalaganap ng Soliton ay nagpapahiwatig na ang enerhiya ng alon ay hindi nalipol sa espasyo, ngunit puro sa isang limitadong espasyo (naisalokal). Ang lokalisasyon ng enerhiya ay ang natatanging kalidad ng maliit na butil.

Ang isa pang kamangha-manghang katangian ng mga soliton (minarkahan pa ni Russell) ay ang kanilang kakayahang mapanatili ang kanilang bilis at hugis kapag dumadaan sa bawat isa. Ang tanging paalala ng pakikipag-ugnayan ay binubuo ay ang patuloy na pag-aalis ng mga naobserbahang soliton mula sa mga probisyon na kanilang sasakupin kung hindi sila natutugunan. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga soliton ay hindi pumasa sa bawat isa, ngunit nakikita tulad ng mga taong nagbanggaan ng nababanat na mga bola. Ipinapakita rin nito ang pagkakatulad ng mga soliton na may mga particle.

Para sa isang mahabang panahon ito ay naniniwala na ang mga liblib na alon ay konektado lamang sa mga alon sa tubig at sila ay pinag-aralan ng mga espesyalista - hydrodynamics. Noong 1946 m.a. LavrentyAv (USSR), at noong 1954 K.O.Fridrichs at D.G. Hyers US inilathala ang teoretikal na katibayan ng pagkakaroon ng mga liblib na alon.

Ang modernong pag-unlad ng soliton teorya ay nagsimula sa 1955, kapag ang gawain ng mga siyentipiko mula sa Los Alamos (USA) - Enrico Fermi, John Paste at Walma Wall, nakatuon sa pag-aaral ng nonlinear discrete load string (tulad ng isang modelo ay ginagamit upang pag-aralan ang thermal kondaktibiti ng solids). Ang mga mahabang alon na tumatakbo sa gayong mga string ay naging solitons. Kapansin-pansin, ang paraan ng pag-aaral sa gawaing ito ay naging isang numerical na eksperimento (mga kalkulasyon sa isa sa mga unang computer na nilikha ng oras na ito).

Buksan ang teoretikal sa simula para sa mga equation ng Boussinesca at KDV na naglalarawan sa mga alon sa mainam na tubig, ang mga soliton ay kasalukuyang natagpuan bilang isang solusyon ng isang bilang ng mga equation sa iba pang mga lugar ng mekanika at pisika. Karaniwang nakatagpo (sa ibaba sa lahat ng mga equation u. - Mga ninanais na pag-andar, coefficients kapag u. - ilang mga constants)

nonlinear schrödinger equation (nush)

Ang equation ay nakuha kapag nag-aaral ng optical self-focus at paghahati ng optical beam. Ang equation na ito ay ginamit sa pag-aaral ng mga alon sa malalim na tubig. Nagkaroon ng generalisasyon ng Nosh para sa mga proseso ng alon sa plasma. Kagiliw-giliw na paggamit ng mga nos sa teorya ng elementarya particle.

Sin Gordon Equation (SG)

naglalarawan, halimbawa, ang pagpapalaganap ng malagong ultrashort optical pulses, dislocations sa kristal, proseso sa likido helium, singilin density waves sa konduktor.

Ang mga solusyon sa Solitone ay may tinatawag na kaugnay na mga equation ng KDV. Kabilang sa mga equation na ito

modified Equation KDV.

benjamin, Bona at Magoni equation (BBM)

unang lumitaw kapag naglalarawan ng Borsa (alon sa ibabaw ng tubig na nagmumula sa pagbubukas ng gate ng gateway, na may "locking" ang daloy ng ilog);

benjamin equation - it.

nakuha para sa mga alon sa loob ng isang manipis na layer ng inhomogeneous (stratified) likido na matatagpuan sa loob ng isa pang homogenous na likido. Sa Benjamin equation - ito ay humahantong sa pag-aaral ng transzonic hangganan layer.

Kasama rin sa mga equation na may Soliton Solutions ang ipinanganak na equation - Infelda

pagkakaroon ng mga application sa teorya ng field. May iba pang soliton solutions.

Ang Soliton na inilarawan ng KDV equation ay katangi-tangi na nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang parameter: bilis at posisyon ng maximum sa isang nakapirming punto sa oras.

Soliton na inilarawan ng Hirota Equation.

tiyak na nailalarawan sa apat na mga parameter.

Simula mula sa 1960, ang isang bilang ng mga pisikal na problema ay nakaapekto sa pag-unlad ng Soliton theory. Ang teorya ng self-sapilitan transparency ay iminungkahi at ang mga pang-eksperimentong resulta ay iniharap, ito ay nakumpirma.

Noong 1967, ang paraan ng pagkuha ng isang tumpak na solusyon ng KDV equation ay natagpuan noong 1967. Ang kakanyahan ng paraan ng inverse scattering problem ay upang palitan ang nalutas na equation (halimbawa, ang KDV equation) sa pamamagitan ng sistema ng iba pang, linear equation na ang solusyon ay madaling matatagpuan.

Ang parehong paraan noong 1971 ng mga siyentipiko ng Sobyet v.e. Zakharov at A. B.Shabat ay pinasiyahan ni Nosh.

Ang mga aplikasyon ng Soliton theory ay kasalukuyang ginagamit sa pag-aaral ng mga linya ng paghahatid ng signal na may mga elemento ng nonlinear (diodes, mga coils ng paglaban), hangganan ng layer, mga atmospheres ng mga planeta (malalaking pulang proseso ng jupiter), wave ng tsunami, plasma wave process, sa teorya ng field , solid physics, thermophysics ng matinding estado ng mga sangkap, kapag nag-aaral ng mga bagong materyales (halimbawa, Josephson contact na binubuo ng pinaghiwalay ng dielectric dalawang layer ng superconducting metal), kapag lumilikha ng mga modelo ng kristal lattices, sa optika, biology at marami pang iba. Iminungkahi na ang mga nerbiyos ay tumatakbo sa mga ugat - solitons.

Kasalukuyang inilarawan varieties ng solitons at ilang mga kumbinasyon ng mga ito, halimbawa:

antisoliton - soliton ng negatibong amplitude;

isang briter (doublet) - isang pares ng soliton - antisoliton (Larawan 2);

multisoliton - maraming solitons na gumagalaw bilang isang buo;

flyuxon - isang quantum ng magnetic flux, analogue ng soliton sa ipinamamahagi Josephson contact;

kink (monopol), mula sa Ingles Kink - Inflection.

Sa pormal, ang kink ay maaaring ipakilala bilang isang solusyon ng mga equation ng KDV, Nos, SG, na inilarawan sa pamamagitan ng hyperbolic padaplis (Larawan 3). Ang pagpapalit ng pag-sign ng isang solusyon ng uri ng "kink" sa kabaligtaran ay nagbibigay ng "anti-kotse".

Ang kinks ay natagpuan noong 1962 ng British perrest at skirm na may numerical (sa isang computer) na nilulutas ang Equation ng SG. Kaya, natuklasan ang mga Kincin nang mas maaga kaysa sa pangalan ni Soliton. Ito ay naka-out na ang banggaan ng pelikula ay hindi humantong sa kanilang mutual pagkawasak, o sa susunod na pangyayari ng iba pang mga alon: ang mga channel, kaya nagpakita ang mga katangian ng solitons, gayunpaman, ang pangalan ng kink ay pinagsama-sama ng mga alon ng ito uri.

Ang mga soliton ay maaari ding maging dalawang-dimensional at tatlong-dimensional. Ang pag-aaral ng mga di-domestic solitons ay kumplikado sa pamamagitan ng mga paghihirap ng katibayan ng kanilang pagpapanatili, ngunit kamakailan-lamang na pang-eksperimentong obserbasyon ng mga di-domestic solitons ay nakuha (halimbawa, Horseshoe solitons sa pelikula sa pamamagitan ng dumadaloy na viscous likido, pinag-aralan ng vi speatiashvili at o . Yu. Svuelodumb). Ang dalawang-dimensional soliton solusyon ay may kadomtsev equation - pereviashvili ginamit, halimbawa, upang ilarawan ang acoustic (tunog) waves:

Kabilang sa mga kilalang solusyon ng equation na ito - mga di-surging vortices o solitons - vortices (vortex ay ang pagpapadaloy ng daluyan kung saan ang mga particle nito ay may isang bilis ng pag-ikot ng angular na may kaugnayan sa ilang axis). Ang mga soliton ng ganitong uri, natagpuan theoretically at modeled sa laboratoryo, ay maaaring spontaneously lumitaw sa atmospheres ng mga planeta. Ayon sa mga katangian at kundisyon ng pagkakaroon ng isang soliton-ipoipo ay katulad ng mga kahanga-hangang katangian ng kapaligiran ng Jupiter - ang malaking pulang lugar.

Ang mga soliton ay makabuluhang nonlinear formations at pantay na pundamental bilang linear (mahina) wave (halimbawa, tunog). Paglikha ng isang linear teorya, higit sa lahat, gumagana sa pamamagitan ng mga classics ng Bernhard Riemann (1826-1866), Augusten Cauchy (1789-1857), Jean Jose Fourier (1768-1830) ginawa posible upang malutas ang mga mahahalagang gawain na nakatayo bago ang oras ng na oras. Sa tulong ng mga soliton, posible na malaman ang mga bagong pangunahing isyu kapag isinasaalang-alang ang mga modernong problema sa siyensiya.

Andrei Bogdanov.