Юный техник 1975-05, страница 58

передаточной линии будем всегда крутить со строго постоянной скоростью. Набор частот называют спектральным составом соли-тона. Именно такие солитоны и распространяются по поверхности воды. Только для того, чтобы рассмотреть реальный солитон, мы должны рассматривать среду нелинейную, то есть должны учесть, что маятники тяжелы.

Солитоны обладают некоторыми удивительными свойствами. Во-первых, это свойство распространяться, не изменяя при этом ни формы, ни размеров, что прежде всего так поразило поэтическое и научное воображение Скотта Рассела. Цунами, например, нисколько не теряя силы, могут проходить многие тысячи километров, пересекать океаны.

Второе поразительное свойство — солитоны способны проходить один сквозь другой, не меняясь. Это можно увидеть и на передаточной линии. Например, повернув в одном месте два-три маятника по часовой стрелке, а в другом — против часовой и отпустив их, вы можете наблюдать эффект столкновения солитона и антисолитона.

Итак, казалось, солитон изучен со всех сторон, но неожиданно то в одной, то в другой области физики — да и не только физики, а биологии, медицины — ученые стали находить не новый давно уже образ солитона.

В кристаллофизике, например, ученые исследовали такое явление. Представьте себе очень тонкую кристаллическую решетку — ее можно считать двумерной. Она составлена из равномерно расположенных атомов. Но вдруг в нее попадает еще один, не учтенный в решетке атом. Места ему не было предназначено, он начинает «путешествовать» по решетке. Явление это обнаружили не сегодня и не вчера. Но вот описания его не было до тех пор, пока не выяснилось: движение одинокого атома во всем сходно

с движением солитона. Родилась так называемая «модель дислокации». Оказалось, цунами можно обнаружить и на атомном уровне.

Теплофизикам нужно было описать пламя свечи. И выяснилось: треугольное пламя, медленно идущее сверху вниз по свече, — типичный солитон! Языком соли-тонов можно описать лесной пожар. Солитон — тепловой импульс. Солитон — элементарная частица. Солитон — нервное возбуждение. И даже вспышка эпидемии болезни может быть интерпретирована математически на языке солитонов.

Но и на этом дело не остановилось. Явление турбулентности — завихрения воздуха за крылом, например, изучалось в аэродинамических трубах. Подумайте, что может быть менее похоже одно на другое: «спокойный» постоянный солитон и сложные стремительные завихрения воздуха. А между тем в физике появилось понятие — газ солитонов. И оказалось, эта модель самым исчерпывающим образом дает возможность описывать турбулентность, и прежде всего мз-за необычности свойств солитонов: помните, солитоны могут проходить друг сквозь друга.

Что же будет дальше, какие неожиданные превращения претерпит написанное почти сто лет назад уравнение Кортевега — Де-Вриза? Что еще можно будет объяснять новым языком солитонов? Где, в какой области возникнет этот образ?.. Обо всем этом пока можно лишь догадываться. Но так или иначе страшное явление цунами сослужило науке большую службу. И вряд ли Скотт Рассел в погоне за первым солитоном мог предположить, какая неожиданная и богатая превращениями судьба ждет его открытие.

В. ЕМЕЛЬЯНОВ, кандидат физико-математических

наук

54