孤子

soliton

定義：在1個體系中可以恒定速度進(jìn)行傳播的定域激發(fā)，而不改變其形態(tài)的準(zhǔn)粒子。

學(xué)科：化學(xué)_物理化學(xué)_光化學(xué)

相關(guān)名詞：空間孤子 拓?fù)涔伦?色散調(diào)控孤子 孤子激光器

來源：全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會

【延伸閱讀】

孤子又稱孤立子，是一類由非線性作用引起的橫波。孤子的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到1834年。當(dāng)年8月，蘇格蘭科學(xué)家、造船工程師約翰·羅素（John Russell）在英國格拉斯哥運河旁騎馬時，發(fā)現(xiàn)了水面上出現(xiàn)了穩(wěn)定的水波，水波以8~9英里/時的速度前行了1英里以上。1844年，他在第14屆英國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會會議上公布了自己的發(fā)現(xiàn)，然而并沒有引起科學(xué)界的重視。

1895年，荷蘭數(shù)學(xué)家科特韋格（Korteweg）和德弗里斯（de Vries）在研究淺水中長波運動的過程中推導(dǎo)出了著名的科特韋格德弗里斯方程（KdV方程），從數(shù)學(xué)上肯定了羅素當(dāng)年的發(fā)現(xiàn)，使得孤子逐漸走進(jìn)了人們的視野。

與一般的水波相比，孤波最顯著的特性是其穩(wěn)定性和粒子性。簡言之，兩列孤波發(fā)生碰撞之后，二者會恢復(fù)原本的形狀，且遵守動量守恒和能量守恒，也就是發(fā)生了彈性碰撞。很多經(jīng)典的方程，如KdV方程、mKdV方程、非線性薛定諤方程、耦合非線性薛定諤方程、正弦—戈爾登方程、雙曲正弦—戈爾登方程等，都具有孤子解。

孤子在量子力學(xué)、光信息傳輸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以光學(xué)為例，光孤子在光纖通信過程中可以保證傳輸穩(wěn)定且不失真，具有廣闊的應(yīng)用前景。