Нийгмийн орчин дахь солитонууд. Үндсэн солитон ба түүний хэрэглээ. Солитонуудын гайхалтай шинж чанарууд ба шинж тэмдгүүд

Техникийн шинжлэх ухааны доктор А.ГОЛУБЕВ.

Биеийн болон техникийн тусгай боловсролгүй ч гэсэн хүн "электрон, протон, нейтрон, фотон" гэсэн үгсийг мэддэг байх нь дамжиггүй. Харин тэдэнтэй нийлдэг "солитон" гэдэг үгийг олон хүн анх сонсож байгаа байх. Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: хэдийгээр энэ үгээр тэмдэглэсэн зүйл нь зуун хагасаас илүү хугацаанд мэдэгдэж байсан ч 20-р зууны сүүлийн гуравны нэгээс л солитонуудад зохих ёсоор анхаарал хандуулж эхэлсэн. Солитон үзэгдлүүд нь бүх нийтийн шинж чанартай болж, математик, гидромеханик, акустик, радиофизик, астрофизик, биологи, далай судлал, оптик инженерчлэлд олдсон. Энэ юу вэ - солитон?

I. K. Айвазовскийн "Ес дэх давалгаа" зураг. Усан дээрх долгионууд нь бүлгийн солитонууд шиг тархдаг бөгөөд дунд нь долооноос арав хүртэлх зайд хамгийн өндөр долгион байдаг.

Энгийн шугаман долгион нь ердийн синус долгион (a) хэлбэртэй байдаг.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Усны гадаргуу дээр тархалт байхгүй үед шугаман бус долгион ингэж ажилладаг.

Групп солитон ийм л харагддаг.

Бөмбөлөгний өмнөх цохилтын долгион дууны хурдаас зургаа дахин их. Чихний хувьд энэ нь чанга цохилт гэж ойлгогддог.

Дээрх бүх газруудад нэг нийтлэг шинж чанар байдаг: тэдгээрт эсвэл тэдгээрийн тусдаа хэсгүүдэд долгионы процессыг судалдаг, эсвэл илүү энгийнээр хэлбэл долгион юм. Хамгийн ерөнхий утгаараа долгион гэдэг нь тухайн бодис эсвэл талбайн шинж чанарыг тодорхойлдог зарим физик хэмжигдэхүүний цочролын тархалт юм. Энэ тархалт нь ихэвчлэн зарим орчинд тохиолддог - ус, агаар, хатуу бодис. Мөн зөвхөн цахилгаан соронзон долгион нь вакуум орчинд тархаж чаддаг. Усанд хаясан чулуунаас бөмбөрцөг долгион хэрхэн салж, усны тайван гадаргууг "үймрүүлж" байгааг бүгд харсан нь эргэлзээгүй. Энэ бол "ганц" цочромтгой байдлын тархалтын жишээ юм. Ихэнх тохиолдолд цочрол нь янз бүрийн хэлбэрийн хэлбэлзлийн процесс (ялангуяа үе үе) - дүүжин савлуур, хөгжмийн зэмсгийн утасны чичиргээ, хувьсах гүйдлийн нөлөөн дор кварцын хавтанг шахах, тэлэх үйл явц юм. , атом ба молекул дахь чичиргээ. Долгион - тархалтын хэлбэлзэл нь өөр шинж чанартай байж болно: усан дээрх долгион, дуу чимээ, цахилгаан соронзон (гэрэл орно) долгион. Долгионы процессыг хэрэгжүүлэх физик механизмын ялгаа нь түүний математик тайлбарын янз бүрийн арга замыг агуулдаг. Гэхдээ долгион өөр гарал үүсэлЗарим ерөнхий шинж чанарууд нь мөн өвөрмөц шинж чанартай бөгөөд үүнийг тайлбарлахад бүх нийтийн математикийн аппарат ашигладаг. Энэ нь долгионы үзэгдлийг физик шинж чанараас нь салгаж судлах боломжтой гэсэн үг юм.

Долгионы онолд үүнийг ихэвчлэн долгионы интерференц, дифракц, дисперс, сарнилт, тусгал, хугарал зэрэг шинж чанаруудыг харгалзан үздэг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн нэг чухал нөхцөл байдал үүсдэг: судлагдсан янз бүрийн шинж чанартай долгионы процессууд шугаман байх тохиолдолд ийм нэгдсэн арга барил нь үндэслэлтэй юм.Энэ нь юу гэсэн үг болохыг бид хэсэг хугацааны дараа ярих болно, гэхдээ одоо бид зөвхөн долгионтой долгион гэдгийг л тэмдэглэж байна. хэт том биш далайц. Хэрэв долгионы далайц их байвал энэ нь шугаман бус болж хувирдаг бөгөөд энэ нь бидний нийтлэлийн сэдэвтэй шууд холбоотой юм - солитонууд.

Бид долгионы тухай байнга ярьдаг тул солитонууд нь долгионы талбараас хамаарах зүйл гэдгийг таахад хэцүү биш юм. Энэ нь үнэн: маш ер бусын формацийг солитон гэж нэрлэдэг - "ганц" долгион (ганц долгион). Түүний үүсэх механизм нь судлаачдын хувьд нууц хэвээр байсаар ирсэн; Энэ үзэгдлийн мөн чанар нь долгион үүсэх, тархах сайн мэддэг хуулиудтай зөрчилдөж байх шиг санагдсан. Ил тод байдал харьцангуй саяхан гарч ирсэн бөгөөд одоо болор, соронзон материал, оптик утас, дэлхийн болон бусад гаригийн агаар мандал, галактик, тэр ч байтугай амьд организмд солитонуудыг судалж байна. Цунами, мэдрэлийн импульс, талст дахь мултрал (тэдгээрийн торны үечилсэн байдлыг зөрчих) бүгд солитонууд болох нь тогтоогдсон! Солитон бол үнэхээр "олон талт" юм. Дашрамд дурдахад, А.Филипповын "Олон нүүрт Солитон" хэмээх шинжлэх ухааны алдартай номыг ингэж нэрлэжээ. Маш олон тооны математикийн томъёоноос айдаггүй уншигчдад бид үүнийг санал болгож байна.

Солитонтой холбоотой үндсэн санааг ойлгохын тулд, мөн тэр үед математикгүйгээр хийхийн тулд бид юуны түрүүнд аль хэдийн дурдсан шугаман бус байдал ба тархалт буюу солитон үүсэх механизмын үндэс болсон үзэгдлийн талаар ярих хэрэгтэй болно. Гэхдээ эхлээд солитоныг хэрхэн, хэзээ нээсэн талаар ярилцъя. Тэрээр анх удаа усан дээрх ганц давалгааны "дүрээр" хүнд үзэгдэв.

Энэ нь 1834 онд болсон. Шотландын физикч, авъяаслаг инженер-зохион бүтээгч Жон Скотт Рассел Эдинбург, Глазго хотыг холбосон сувгийн дагуу уурын хөлөг онгоц жолоодох боломжийг судлахаар уригджээ. Тухайн үед адуугаар татдаг жижиг оврын хөлөг онгоцоор сувгийн дагуу тээвэрлэлт хийдэг байсан. Морин хөлөг онгоцноос уурын хөдөлгүүртэй хөлөг онгоцыг хэрхэн яаж хувиргах талаар олж мэдэхийн тулд Расселл янз бүрийн хэлбэртэй, янз бүрийн хурдаар хөдөлж буй хөлөг онгоцуудыг ажиглаж эхлэв. Мөн эдгээр туршилтуудын явцад тэрээр огт ер бусын үзэгдэлтэй гэнэт таарчээ. Тэрээр "Давалгааны тухай тайлан"-даа үүнийг ингэж тодорхойлсон байна.

“Нарийн сувгаар хэд хэдэн морьд хурдацтай татагдаж байсан хөлөг онгоцны хөдөлгөөнийг дагаж явтал хөлөг гэнэт зогсов. Хурд, ганцаарчилсан том өгсөх хэлбэртэй - дугуйрсан, гөлгөр, сайн тодорхойлогдсон ус. дов.Тэр сувгийн дагуу цаашаа хэлбэрээ өчүүхэн ч өөрчлөлгүй, хурдаа ч сааруулалгүй цааш явав.Би түүнийг дагаж морьтой явж байгаад гүйцэж түрүүлэхэд тэр урагшаа 8-9 милийн хурдтай давхисаар байв. , анхны өндөрлөгийнхөө дүр төрхийг хадгалан, гучин фут орчим урт, нэг фут хагас өндөртэй. Түүний өндөр нь аажмаар буурч, нэг юм уу хоёр миль хөөцөлдөсний дараа би түүнийг сувгийн тохойд алдсан."

Рассел өөрийн нээсэн үзэгдлийг "Орчуулгын ганц давалгаа" гэж нэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч түүний захиасыг гидродинамикийн салбарт хүлээн зөвшөөрөгдсөн эрх баригчид - Жорж Эйри, Жорж Стокс нар эргэлзэж хүлээж авсан бөгөөд тэд хол зайд хөдөлж байх үед долгион нь хэлбэрээ хадгалж чадахгүй гэж үздэг. Үүний тулд тэдэнд бүх шалтгаан байсан: тэд тухайн үед нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн гидродинамикийн тэгшитгэлээс үндэслэсэн. "Ганц бие" долгионыг хүлээн зөвшөөрөх нь (үүнийг нэлээд хожуу - 1965 онд солитон гэж нэрлэдэг байсан) Расселын амьд байх үед энэ нь оршин тогтнох боломжтой гэдгийг харуулсан хэд хэдэн математикчдийн бүтээлээр тохиолдсон бөгөөд үүнээс гадна Расселын туршилтуудыг давтаж, баталгаажуулсан. Гэвч солитоны эргэн тойрон дахь маргаан удаан хугацаанд зогссонгүй - Эйри, Стокс нарын эрх мэдэл хэтэрхий их байсан.

Голландын эрдэмтэн Дидерик Йоханнес Кортевег болон түүний шавь Густав де Врис нар асуудлыг эцсийн байдлаар тодруулав. 1895 онд Расселийг нас барснаас хойш 13 жилийн дараа тэд долгионы шийдлүүд нь үргэлжилж буй үйл явцыг бүрэн дүрсэлсэн яг тэгшитгэлийг олжээ. Эхний ойролцоо байдлаар үүнийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Korteweg-de Vries долгион нь синусоид бус хэлбэртэй бөгөөд далайц нь маш бага үед л синусоид болдог. Долгионы урт ихсэх тусам тэд бие биенээсээ хол зайд овойлт хэлбэртэй байдаг бөгөөд маш урт долгионы уртад нэг овойлт үлддэг бөгөөд энэ нь "ганц" долгионтой тохирч байна.

Кортевег-де Вризийн тэгшитгэл (KdV гэж нэрлэгддэг тэгшитгэл) нь физикчид түүний бүх нийтийн шинж чанар, янз бүрийн шинж чанартай долгионд хэрэглэх боломжийг олж мэдсэн өнөө үед маш чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Хамгийн гайхалтай нь энэ нь шугаман бус долгионыг дүрсэлсэн бөгөөд одоо бид энэ ойлголтыг илүү нарийвчлан авч үзэх хэрэгтэй.

Долгионы онолын хувьд долгионы тэгшитгэл нь үндсэн ач холбогдолтой юм. Үүнийг энд танилцуулахгүйгээр (энэ нь дээд математикийн мэдлэгийг шаарддаг) бид зөвхөн долгион болон түүнтэй холбоотой хэмжигдэхүүнийг тодорхойлсон шаардлагатай функцийг нэгдүгээр зэрэгт агуулж байгааг анхаарна уу. Ийм тэгшитгэлийг шугаман гэж нэрлэдэг. Долгионы тэгшитгэл нь бусад бүхний нэгэн адил шийдэлтэй, өөрөөр хэлбэл математик илэрхийлэлтэй бөгөөд үүнийг орлуулах үед ижил төстэй байдал болж хувирдаг. Долгионы тэгшитгэлийн шийдэл нь шугаман гармоник (синусоид) долгион юм. Энд "шугаман" гэсэн нэр томъёог геометрийн утгаар (синусоид бол шулуун шугам биш) бус харин долгионы тэгшитгэлд хэмжигдэхүүний эхний хүчийг ашиглах утгаар ашигласан гэдгийг бид дахин онцолж байна.

Шугаман долгион нь суперпозиция (нэмэх) зарчимд захирагддаг. Энэ нь хэд хэдэн шугаман долгионыг давхцуулах үед үүссэн долгионы хэлбэрийг анхны долгионы энгийн нэмэлтээр тодорхойлно гэсэн үг юм. Энэ нь долгион бүр нь орчинд бусдаас үл хамааран тархдаг, тэдгээрийн хооронд энергийн солилцоо эсвэл бусад харилцан үйлчлэл байдаггүй, бие биенээ чөлөөтэй дамжуулдаг тул тохиолддог. Өөрөөр хэлбэл, суперпозицийн зарчим нь долгионы бие даасан байдлыг илэрхийлдэг бөгөөд ийм учраас тэдгээрийг нэмж болно. Ердийн нөхцөлд энэ нь дуу чимээ, гэрэл, радио долгион, түүнчлэн квант онолд тооцогддог долгионы хувьд үнэн юм. Гэхдээ шингэн дэх долгионы хувьд энэ нь үргэлж үнэн байдаггүй: зөвхөн маш бага далайцтай долгионыг нэмж болно. Хэрэв бид Korteweg-de Vries долгионыг нэмэхийг оролдвол бид байж болох долгионыг огт авахгүй: гидродинамикийн тэгшитгэл нь шугаман бус байна.

Энд дурьдсанчлан акустик ба цахилгаан соронзон долгионы шугаман шинж чанар нь ердийн нөхцөлд ажиглагдаж байгааг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь юуны түрүүнд жижиг долгионы далайц гэсэн үг юм. Гэхдээ "жижиг далайц" гэж юу гэсэн үг вэ? Дууны долгионы далайц нь дууны хэмжээ, гэрлийн долгион - гэрлийн эрч хүч, радио долгион - цахилгаан соронзон орны хүчийг тодорхойлдог. Өргөн нэвтрүүлэг, телевиз, утас, компьютер, гэрэлтүүлэгболон бусад олон төхөөрөмжүүд ижил "хэвийн нөхцөлд" ажилладаг бөгөөд янз бүрийн жижиг далайцтай долгионтой харьцдаг. Хэрэв далайц огцом нэмэгдвэл долгион нь шугаман чанараа алдаж, дараа нь шинэ үзэгдэл үүсдэг. Акустикийн хувьд дуунаас хурдан хурдаар тархдаг цочролын долгион нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Цочролын долгионы жишээ бол аадар борооны үеэр аянга цахилгаан, буун дуу, дэлбэрэлтийн чимээ, тэр ч байтугай ташуурын алга ташилт: түүний үзүүр нь дуу чимээнээс хурдан хөдөлдөг. Шугаман бус гэрлийн долгионыг хүчирхэг импульсийн лазер ашиглан олж авдаг. Ийм долгионыг янз бүрийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр дамжих нь мэдээллийн хэрэгслийн шинж чанарыг өөрчилдөг; Шугаман бус оптикийн судалгааны сэдэв болох цоо шинэ үзэгдлүүд ажиглагдаж байна. Жишээлбэл, гэрлийн долгион үүсдэг бөгөөд түүний урт нь хоёр дахин бага, давтамж нь ирж буй гэрлээс хоёр дахин бага байдаг (хоёр дахь гармоник үүсдэг). Хэрэв l 1 = 1.06 мкм долгионы урттай хүчирхэг лазер туяа (нүдэнд үл үзэгдэх хэт улаан туяа) шугаман бус талст руу чиглүүлбэл болорын гаралт дээр l 2 = 0.53 мкм долгионы урттай ногоон гэрэл гарч ирнэ. хэт улаан туяанаас гадна.

Шугаман бус дууны болон гэрлийн долгион нь зөвхөн онцгой нөхцөлд үүсдэг бол гидродинамик нь мөн чанараараа шугаман бус байдаг. Гидродинамик нь хамгийн энгийн үзэгдлүүдэд ч шугаман бус байдлыг харуулдаг тул бараг зуун жилийн турш "шугаман" физикээс бүрэн тусгаарлагдсан байдлаар хөгжиж ирсэн. Бусад долгионы үзэгдлүүдээс Расселын "ганц" давалгаатай төстэй зүйлийг хайх нь хэний ч санаанд орж байгаагүй. Зөвхөн физикийн шинэ чиглэлүүд болох шугаман бус акустик, радио физик, оптикийг хөгжүүлэхэд л судлаачид Рассел солитоныг санаж, ийм үзэгдлийг зөвхөн усанд ажиглаж болох уу? Үүнийг хийхийн тулд солитон үүсэх ерөнхий механизмыг ойлгох шаардлагатай байв. Шугаман бус байдлын нөхцөл нь зайлшгүй шаардлагатай боловч хангалтгүй болсон: "ганц" долгион үүсэхийн тулд дундаас өөр зүйл шаардагдана. Судалгааны үр дүнд алга болсон нөхцөл нь орчны тархалт байгаа нь тодорхой болсон.

Энэ нь юу болохыг товчхон санацгаая. Тархалт гэдэг нь долгионы фазын тархалтын хурдыг (фазын хурд гэж нэрлэдэг) давтамж эсвэл долгионы уртаас хамаарах хамаарлыг хэлнэ ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" дугаарыг үзнэ үү). Алдарт Фурье теоремын дагуу ямар ч хэлбэрийн синусоид бус долгионыг янз бүрийн давтамж (долгионы урт), далайц, эхний үе шаттай энгийн синусоид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн багцаар илэрхийлж болно. Тархалтын улмаас эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөр өөр фазын хурдаар тархдаг бөгөөд энэ нь долгионы хэлбэрийг тархах явцад "т рхэц" -д хүргэдэг. Гэхдээ бидний мэдэж байгаачлан эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэрээр илэрхийлж болох солитон нь хөдөлж байхдаа хэлбэрээ хадгалдаг. Яагаад? Солитон бол шугаман бус долгион гэдгийг санаарай. Түүний "нууц"-ыг тайлах түлхүүр энд оршдог. Солитоны "бөгзөр"-ийг илүү эгц болгож, хөмрүүлэх хандлагатай байдаг шугаман бус байдлын нөлөө нь тархалтаар тэнцвэржсэнээр түүнийг хавтгайруулж, бүдгэрүүлэх хандлагатай байх үед солитон үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, солитон нь бие биенээ нөхдөг шугаман бус ба тархалтын "уулзвар дээр" гарч ирдэг.

Үүнийг жишээгээр тайлбарлая. Усны гадаргуу дээр овойлт үүсч, хөдөлж эхэлсэн гэж бодъё. Тархалтыг тооцохгүй бол юу болохыг харцгаая. Шугаман бус долгионы хурд нь далайцаас хамаардаг (шугаман долгион нь тийм хамааралгүй). Бөгтөр орой нь хамгийн хурдан хөдөлж, дараагийн мөчид урд хэсэг нь илүү эгц болно. Урд талын эгц байдал нэмэгдэж, цаг хугацааны явцад давалгаа "хөмөрнө". Далайн эрэг дээр далайн эрэг дээр аялж байхдаа бид давалгааны ижил төстэй хөмрөлтийг хардаг. Одоо тархалт нь юунд хүргэдэгийг харцгаая. Анхны овойлтыг янз бүрийн долгионы урттай синусоид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэрээр илэрхийлж болно. Урт долгионы бүрэлдэхүүн хэсэг нь богино долгионтой харьцуулахад өндөр хурдтай ажилладаг тул урд талын ирмэгийн эгц байдлыг багасгаж, их хэмжээгээр тэгшлэнэ ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 1992 оны 8 дугаарыг үзнэ үү). Бөгтөр нь тодорхой хэлбэр, хурдтайгаар анхны хэлбэрээ бүрэн сэргээж, дараа нь солитон үүсдэг.

"Ганц бие" долгионы гайхалтай шинж чанаруудын нэг нь тэдгээр нь бөөмстэй маш төстэй байдаг. Тиймээс мөргөлдөх үед хоёр солитон жирийн шугаман долгион шиг бие биенээ дайран өнгөрдөггүй, харин теннисний бөмбөг шиг бие биенээ түлхэж байдаг.

Бүлэг солитон гэж нэрлэгддэг өөр төрлийн солитонууд усан дээр гарч ирж болно, учир нь тэдгээрийн хэлбэр нь хязгааргүй синусоид долгионы оронд ажиглагдаж, бүлгийн хурдтай хөдөлдөг долгионуудын бүлэгтэй маш төстэй байдаг. Бүлэг солитон нь далайцаар зохицуулагдсан цахилгаан соронзон долгионтой маш төстэй; түүний дугтуй нь синусоид бус бөгөөд илүү төвөгтэй функцээр тодорхойлогддог - гиперболын секант. Ийм солитоны хурд нь далайцаас хамаардаггүй бөгөөд энэ талаараа KdV солитонуудаас ялгаатай. Ихэвчлэн дугтуй дор 14-20 долгионоос илүүгүй байдаг. Дундаж - хамгийн өндөр - бүлгийн долгион нь долоо дахь арав дахь интервалд ийм байдлаар байна; Тиймээс "ес дэх давалгаа" гэсэн алдартай илэрхийлэл юм.

Өгүүллийн хамрах хүрээ нь бусад олон төрлийн солитонуудыг авч үзэх боломжийг бидэнд олгодоггүй, жишээлбэл, хатуу талст биет дэх солитонууд - дислокаци гэж нэрлэгддэг (тэдгээр нь болор торны "нүх" -тэй төстэй, мөн хөдөлж чаддаг), соронзон Тэдэнтэй холбоотой солитонууд ферромагнет (жишээлбэл, төмрөөр), солитон шиг мэдрэлийн импульс амьд организмд болон бусад олон . Сүүлийн үед маш ирээдүйтэй оптик холбооны шугамд ашиглах боломжоороо физикчдийн анхаарлыг татсан оптик солитонуудыг авч үзэхээр бид хязгаарлаж байна.

Оптик солитон нь ердийн бүлгийн солитон юм. Түүний үүсэхийг шугаман бус оптик эффектүүдийн нэг болох өөрөө өдөөгдсөн ил тод байдлын жишээгээр ойлгож болно. Энэ нөлөө нь бага эрчимтэй, өөрөөр хэлбэл тунгалаг бус гэрлийг шингээдэг орчин нь хүчтэй гэрлийн импульс дамжин өнгөрөхөд гэнэт тунгалаг болдогт оршино. Яагаад ийм зүйл болдгийг ойлгохын тулд матери дахь гэрлийг шингээх шалтгаан юу болохыг эргэн санацгаая.

Гэрлийн квант нь атомтай харилцан үйлчилж, түүнд энерги өгч, илүү өндөр энергийн түвшинд, өөрөөр хэлбэл өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлдэг. Фотон алга болно - орчин нь гэрлийг шингээдэг. Орчны бүх атомууд өдөөгдсөний дараа гэрлийн энерги шингээлт зогсдог - орчин нь тунгалаг болдог. Гэхдээ ийм төлөв удаан үргэлжлэх боломжгүй: ард нисэж буй фотонууд нь атомуудыг анхны төлөвтөө буцааж, ижил давтамжтай квантуудыг ялгаруулдаг. Харгалзах давтамжийн өндөр чадлын богино гэрлийн импульс ийм орчинд чиглэхэд яг ийм зүйл тохиолддог. Импульсийн урд ирмэг нь атомуудыг дээд түвшинд хүргэж, хэсэгчлэн шингээж, сул дорой болдог. Импульсийн хамгийн их нь бага хэмжээгээр шингэж, импульсийн арын ирмэг нь өдөөгдсөн түвшингээс газрын түвшинд урвуу шилжилтийг өдөөдөг. Атом нь фотоныг ялгаруулж, энерги нь дундаар дамждаг импульс руу буцаж ирдэг. Энэ тохиолдолд импульсийн хэлбэр нь бүлгийн солитонтой тохирч байна.

Саяхан Америкийн шинжлэх ухааны сэтгүүлүүдийн нэг нь алдартай Bell Laboratories (АНУ, Нью Жерси, Белл лаборатори)-аас оптик солитон ашиглан оптик шилэн кабелиар дамжуулан хэт хол зайд дохио дамжуулалтыг хөгжүүлэх тухай нийтлэлийг нийтлэв. Шилэн кабелийн холбооны шугамаар ердийн дамжуулалтын үед дохиог 80-100 километр тутамд нэмэгдүүлэх шаардлагатай (шибер нь өөрөө тодорхой долгионы урттай гэрлээр шахагдах үед өсгөгч болж чаддаг). Мөн 500-600 км тутамд оптик дохиог цахилгаан болгон хувиргаж, бүх параметрүүдийг нь хадгалж, дараа нь дахин дамжуулахын тулд дахин оптик болгон хувиргадаг давталт суурилуулах шаардлагатай. Эдгээр арга хэмжээ авахгүй бол 500 км-ээс дээш зайд дохио танигдахын аргагүй гажиж байна. Энэ төхөөрөмжийн үнэ маш өндөр: Сан Францискогоос Нью-Йорк хүртэл нэг терабит (10 12 бит) мэдээлэл дамжуулахад релей станц бүрт 200 сая доллар зарцуулдаг.

Тархалтын явцад хэлбэрээ хадгалдаг оптик солитоныг ашиглах нь 5-6 мянган километр хүртэлх зайд бүрэн оптик дохио дамжуулах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч "солитон шугам"-ыг бий болгоход ихээхэн бэрхшээл тулгараад байгаа бөгөөд үүнийг саяхан даван туулж байна.

Оптик шилэнд солитон байх боломжийг 1972 онд Белл компанийн ажилтан, онолын физикч Акира Хасегава таамаглаж байжээ. Гэвч тэр үед солитон ажиглагдаж болох долгионы урттай бүсэд бага алдагдалтай оптик утас байгаагүй.

Оптик солитонууд нь зөвхөн бага боловч хязгаарлагдмал дисперсийн утгатай гэрлийн чиглүүлэгчид тархаж чаддаг. Гэсэн хэдий ч олон сувгийн дамжуулагчийн бүх спектрийн өргөнд шаардлагатай тархалтын утгыг хадгалах оптик фибр ердөө байдаггүй. Энэ нь "ердийн" солитонуудыг урт дамжуулах шугамтай сүлжээнд ашиглахад тохиромжгүй болгодог.

Тохиромжтой солитон технологийг тухайн Bell компанийн Оптик технологийн хэлтсийн тэргүүлэх мэргэжилтэн Линн Молленауэрын удирдлаган дор хэдэн жилийн турш бүтээжээ. Энэхүү технологи нь дисперсийн удирдлагатай оптик утаснуудын хөгжилд үндэслэсэн бөгөөд энэ нь импульсийн хэлбэрийг хязгааргүй хадгалах боломжтой солитонуудыг бий болгох боломжийг олгосон юм.

Хяналтын арга нь дараах байдалтай байна. Оптик утаснуудын уртын дагуух тархалтын хэмжээ нь сөрөг ба эерэг утгуудын хооронд үе үе өөрчлөгддөг. Гэрлийн хөтөчийн эхний хэсэгт импульс нь нэг чиглэлд өргөжиж, шилжинэ. Эсрэг тэмдгийн тархалттай хоёр дахь хэсэгт импульс шахагдаж, эсрэг чиглэлд шилждэг бөгөөд үүний үр дүнд түүний хэлбэр сэргээгддэг. Цаашдын хөдөлгөөнөөр импульс дахин өргөжиж, дараа нь дараагийн бүсэд ордог бөгөөд энэ нь өмнөх бүсийн үйлдлийг нөхдөг гэх мэт - тэлэлт, агшилтын мөчлөгийн үйл явц үүсдэг. Импульс нь ердийн гэрлийн хөтөчийн оптик өсгөгчийн хоорондох зайтай тэнцэх хугацаатай өргөн импульсийг мэдэрдэг - 80-аас 100 км. Үүний үр дүнд Молленауэрийн үзэж байгаагаар 1 терабитээс дээш мэдээллийн эзэлхүүнтэй дохио нь нэг сувагт секундэд 10 гигабит дамжуулах хурдтайгаар дахин дамжуулахгүйгээр дор хаяж 5-6 мянган километр замыг ямар ч гажуудалгүйгээр туулж чадна. Оптик шугамаар хэт хол зайд харилцах ийм технологи нь хэрэгжих шатандаа аль хэдийн ойртсон байна.

Хүн төрөлхтний эргэн тойрон дахь ертөнцийн талаарх мэдлэг улам өргөн, гүнзгийрэх тусам үл мэдэгдэх арлууд илүү гэрэл гэгээтэй байдаг. Солитонууд бол физик ертөнцийн ер бусын объектууд юм.

Солитонууд хаана төрдөг вэ?

Солитон гэдэг нэр томъёо нь өөрөө ганц долгион гэж орчуулагддаг. Тэд үнэхээр долгионоос төрж, зарим шинж чанарыг нь өвлөн авдаг.Гэсэн хэдий ч тархалт, мөргөлдөөний явцад бөөмсийн шинж чанарыг харуулдаг.Тиймээс эдгээр объектын нэрийг ижил төстэй хоёрдмол шинж чанартай электрон, фотон гэсэн сайн мэддэг ойлголтуудтай нийцүүлэн авч үздэг.

Ийм ганц долгион анх удаа 1834 онд Лондонгийн сувгуудын нэгэнд ажиглагдсан. Энэ нь хөдөлж буй баржын урд босч, хөлөг зогссоны дараа хурдацтай хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлж, хэлбэр дүрс, эрч хүчээ удаан хугацаанд хадгалав.

Заримдаа усны гадаргуу дээр гарч ирдэг ийм долгион нь 25 метр өндөрт хүрдэг. Далайн гадаргуу дээр төрсөн тэд хөлөг онгоцонд гэмтэл учруулж, үхэлд хүргэдэг. Ийм аварга том далайн эрэг эрэгт хүрч, түүн дээр асар их хэмжээний ус хаяж, асар их сүйрэл авчирдаг. Далай руу буцаж ирэхэд олон мянган хүний ​​амь нас, барилга байгууламж, янз бүрийн объектуудыг авдаг.

Энэхүү сүйрлийн зураг нь онцлог шинж юм. Тэдний үүссэн шалтгааныг судалж үзээд эрдэмтэд ихэнх нь үнэхээр солитон гаралтай гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Цунами-солитонууд задгай далайд, тайван, нам гүм цаг агаарт төрж болно.Өөрөөр хэлбэл, тэдгээр нь огт эсвэл бусад байгалийн гамшгийн улмаас үүссэнгүй.

Математикчид янз бүрийн орчинд үүсэх нөхцөлийг урьдчилан таамаглах боломжтой онолыг бий болгосон. Физикчид эдгээр нөхцлийг лабораторид хуулбарлаж, солитонуудыг нээсэн:

• талст дахь;
• богино долгионы лазер цацраг;
• шилэн гэрлийн хөтөч;
• бусад галактикууд;
• амьд организмын мэдрэлийн систем;
• болон гаригийн агаар мандалд. Энэ нь Бархасбадийн гадарга дээрх агуу улаан толбо нь мөн солитон гаралтай болохыг харуулж байна.

Солитонуудын гайхалтай шинж чанарууд ба шинж тэмдгүүд

Солитонууд нь энгийн долгионоос ялгагдах хэд хэдэн шинж чанартай байдаг.

• тэд параметрүүдийг (далайц, давтамж, хурд, энерги) бараг өөрчлөхгүйгээр асар их зайд тархдаг;
• солитон долгион нь долгион биш харин бөөмс мөргөлдөж байгаа мэт гажуудалгүйгээр бие биенээ дайран өнгөрдөг;
• солитоны "бөмбөрцөг" өндөр байх тусам хурд нь их байх болно;
• Эдгээр ер бусын формацууд нь тэдэнд үзүүлэх нөлөөллийн шинж чанарын талаархи мэдээллийг санах чадвартай байдаг.

Шаардлагатай бүтэц, системгүй энгийн молекулууд хэрхэн мэдээллийг санаж чадах вэ гэсэн асуулт гарч ирнэ. Үүний зэрэгцээ тэдний санах ойн параметрүүд нь орчин үеийн шилдэг компьютеруудаас давуу юм.

Солитон долгион нь ДНХ-ийн молекулуудаас үүсдэг бөгөөд энэ нь амьдралын туршид биеийн талаарх мэдээллийг хадгалах чадвартай! Хэт мэдрэмтгий төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар ДНХ-ийн бүхэл бүтэн гинжин хэлхээнд солитонуудын замыг хянах боломжтой болсон. болж байна, долгион нь замдаа хадгалагдсан мэдээллийг уншиж,хүн хэрхэн нээлттэй ном уншиж байгаатай төстэй боловч долгионы сканнерын нарийвчлал хэд дахин их байдаг.

Судалгааны ажил үргэлжилж байна Оросын академиШинжлэх ухаан. Эрдэмтэд ер бусын туршилт явуулсан бөгөөд үр дүн нь маш гэнэтийн байв. Судлаачид солитонуудад хүний ​​ярианд нөлөөлсөн. Тусгай зөөвөрлөгч дээр бичигдсэн аман мэдээлэл нь солитонуудыг жинхэнэ утгаар нь сэргээсэн нь тогтоогджээ.

Үүний тод нотолгоо бол өмнө нь асар их цацраг идэвхт бодисоор цацруулсан улаан буудайн үр тарианы судалгаа юм. Ийм нөлөөгөөр ДНХ-ийн гинж устаж, үр нь амьдрах чадвараа алддаг. Хүний яриаг "сансан" солитонуудыг улаан буудайн "үхсэн" үр тариа руу чиглүүлснээр тэдний амьдрах чадварыг сэргээх боломжтой байсан, өөрөөр хэлбэл. тэд соёолжээ. Микроскопийн судалгаагаар цацраг туяагаар устсан ДНХ-ийн хэлхээ бүрэн сэргээгдсэнийг харуулсан.

Хэрэглээний хэтийн төлөв

Солитонуудын илрэл нь маш олон янз байдаг. Тиймээс тэдний хэрэглээний бүх хэтийн төлөвийг урьдчилан таамаглахад маш хэцүү байдаг.

Гэхдээ эдгээр системүүдийн үндсэн дээр илүү хүчирхэг лазер, өсгөгчийг бий болгож, эрчим хүч, мэдээлэл дамжуулах харилцаа холбооны салбарт ашиглах, спектроскопод ашиглах боломжтой болох нь аль хэдийн тодорхой болсон.

Уламжлалт шилэн кабелиар мэдээлэл дамжуулахдаа 80-100 км тутамд дохиог өсгөх шаардлагатай байдаг. Оптик солитон ашиглах нь импульсийн хэлбэрийг гажуудуулахгүйгээр дохио дамжуулах хүрээг 5-6 мянган километр хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог.

Гэвч асар их зайд ийм хүчтэй дохиог хадгалах энерги хаанаас ирдэг нь нууц хэвээр байна. Энэ асуултын хариултыг хайх ажил урагштай байна.

Хэрэв энэ мессеж танд хэрэгтэй байсан бол би тантай уулзахдаа баяртай байх болно

Үг нь үхсэн эсийг сэргээдэг гэдгийг эрдэмтэд нотолж чадсан! Судалгааны явцад эрдэмтэд үгийн асар их хүчийг гайхшруулжээ. Бүтээлч сэтгэлгээ нь харгислал, хүчирхийлэлд хэрхэн нөлөөлөх талаар эрдэмтдийн төсөөлшгүй туршилт.
Тэд яаж ийм амжилтанд хүрч чадсан бэ?

Дарааллаар нь эхэлцгээе. Эрт 1949 онд судлаач Энрико Ферми, Улам, Паста нар шугаман бус систем буюу тербеллийн системийг судалж, тэдгээрийн шинж чанар нь тэдгээрт болж буй үйл явцаас хамаардаг. Эдгээр систем нь тодорхой төлөвт ер бусын байдлаар ажилладаг байв.

Судалгаанаас харахад системүүд нь тэдэнд үзүүлэх нөлөөллийн нөхцлийг цээжилдэг байсан бөгөөд энэ мэдээлэл нь тэдгээрт нэлээд удаан хадгалагдсан байдаг. Ердийн жишээ бол организмын мэдээллийн санах ойг хадгалдаг ДНХ молекул юм. Тэр үед эрдэмтэд тархины бүтэц ч, мэдрэлийн систем ч байхгүй, оюун ухаангүй молекул нь орчин үеийн ямар ч компьютерээс илүү нарийвчлалтай санах ойтой байж болох талаар асууж байсан. Хожим нь эрдэмтэд нууцлаг солитонуудыг нээсэн.

солитонууд

Солитон нь шугаман бус системд байдаг бүтцийн тогтвортой долгион юм. Эрдэмтдийн гайхшрал хязгааргүй байв. Эцсийн эцэст, эдгээр долгион нь ухаантай амьтан шиг аашилдаг. Зөвхөн 40 жилийн дараа эрдэмтэд эдгээр судалгааг ахиулж чадсан. Туршилтын мөн чанар нь дараах байдалтай байв - тусгай төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар эрдэмтэд ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд эдгээр долгионы замыг тодорхойлж чадсан. Гинжийг дамжуулж, долгион нь мэдээллийг бүрэн уншдаг. Үүнийг задгай ном уншиж буй хүнтэй харьцуулж болно, зөвхөн хэдэн зуу дахин илүү нарийвчлалтай. Судалгааны явцад бүх туршилтанд оролцогчид ижил асуулттай байсан - солитонууд яагаад ийм зан авир гаргадаг вэ, хэн тэдэнд ийм тушаал өгдөг вэ?

Эрдэмтэд Оросын ШУА-ийн Математикийн хүрээлэнд судалгаагаа үргэлжлүүлэв. Тэд мэдээлэл зөөвөрлөгч дээр бичигдсэн хүний ​​яриагаар солитонуудад нөлөөлөхийг оролдсон. Эрдэмтдийн харсан зүйл нь бүх хүлээлтээс давж гарсан - үгсийн нөлөөн дор солитонууд амьд болжээ. Судлаачид цааш явав - тэд эдгээр долгионыг урьд өмнө ийм тунгаар цацраг идэвхт цацрагаар цацаж байсан улаан буудайн үр тариа руу илгээж, ДНХ-ийн гинж тасарч, амьдрах чадваргүй болжээ. Хордсоны дараа улаан буудайн үр соёолжээ. Микроскопоор цацраг туяагаар устгасан ДНХ-ийн нөхөн сэргээлт ажиглагдсан.

Хүний үг үхсэн эсийг сэргээж чаддаг байсан нь тогтоогджээ. үгсийн нөлөөн дор солитонууд амьдрал өгөх хүчийг эзэмшиж эхлэв. Эдгээр үр дүнг Их Британи, Франц, Америкийн бусад орны судлаачид олон удаа баталж байна. Эрдэмтэд хөгжсөн тусгай хөтөлбөр, хүний ​​яриа чичиргээ болон хувирч, солитон долгион дээр ууссан бөгөөд дараа нь тэдгээр нь ургамлын ДНХ-д нөлөөлсөн. Үүний үр дүнд ургамлын өсөлт, чанар мэдэгдэхүйц хурдассан. Мөн амьтадтай туршилт хийсэн бөгөөд тэдгээрт өртсөний дараа цусны даралт сайжирч, судасны цохилт буурч, соматик үзүүлэлтүүд сайжирсан.

Судалгааны эрдэмтэд үүгээр зогссонгүй

Хамт олонтойгоо хамт шинжлэх ухааны хүрээлэнгүүдАНУ, Энэтхэг улс дэлхийн төлөв байдалд хүний ​​сэтгэлгээний нөлөөллийн туршилтыг явуулсан. Туршилтыг нэгээс олон удаа хийсэн бөгөөд сүүлийнх нь 60, 100 мянган хүнийг хамарсан. Энэ бол үнэхээр асар олон тооны хүмүүс юм. Туршилтыг хэрэгжүүлэх гол бөгөөд зайлшгүй дүрэм бол хүмүүст бүтээлч сэтгэлгээ байх явдал байв. Үүний тулд хүмүүс сайн дураараа хэсэг бүлгээрээ цугларч, эерэг бодлоо манай гаригийн тодорхой цэг рүү чиглүүлсэн. Тухайн үед Иракийн нийслэл Багдад хотыг сонгосон бөгөөд тэр үед цуст тулаан болж байв.

Туршилтын үеэр тулаан гэнэт зогсч, хэдэн өдрийн турш үргэлжилсэнгүй, мөн туршилтын өдрүүдэд хотод гэмт хэргийн гаралт эрс буурсан! Бүтээлч сэтгэлгээний нөлөөллийн үйл явцыг эерэг энергийн хамгийн хүчтэй урсгалыг бүртгэсэн шинжлэх ухааны хэрэглүүр бүртгэсэн.

Эдгээр туршилтууд нь хүний ​​бодол санаа, мэдрэмжийн материаллаг байдал, хорон муу, үхэл, хүчирхийллийг эсэргүүцэх гайхалтай чадварыг нотолсон гэдэгт эрдэмтэд итгэлтэй байна. Шинжлэх ухааны оюун ухаан нь цэвэр бодол санаа, хүсэл тэмүүллийнхээ ачаар эртний нийтлэг үнэнийг шинжлэх ухааны үүднээс баталж байна - хүний ​​бодол санаа нь бүтээж, устгаж чаддаг.

Сонголт нь тухайн хүнд үлддэг, учир нь тухайн хүн бусдад болон өөртөө сөргөөр нөлөөлөх эсэх нь түүний анхаарлын чиглэлээс хамаарна. Хүний амьдрал бол байнгын сонголт бөгөөд үүнийг зөв, ухамсартайгаар хийж сурдаг.

СЭДЭВИЙН ХЭСЭГ:
| | | | | | | | |

Биеийн болон техникийн тусгай боловсролгүй ч гэсэн хүн "электрон, протон, нейтрон, фотон" гэсэн үгсийг мэддэг байх нь дамжиггүй. Харин тэдэнтэй нийлдэг “солитон” гэдэг үгийг олон хүн анх удаа сонсож байгаа байх. Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: хэдийгээр энэ үгээр тэмдэглэсэн зүйл нь зуун хагасаас илүү хугацаанд мэдэгдэж байсан ч 20-р зууны сүүлийн гуравны нэгээс л солитонуудад зохих ёсоор анхаарал хандуулж эхэлсэн. Солитон үзэгдлүүд нь бүх нийтийн шинж чанартай болж, математик, гидромеханик, акустик, радиофизик, астрофизик, биологи, далай судлал, оптик инженерчлэлд олдсон. Солитон гэж юу вэ?

Дээрх бүх газрууд нь нэг нийтлэг шинж чанартай байдаг: тэдгээрийн дотор эсвэл тэдгээрийн тусдаа хэсгүүдэд долгионы процессыг судалдаг, эсвэл илүү энгийнээр хэлбэл долгион юм. Хамгийн ерөнхий утгаараа долгион гэдэг нь тухайн бодис эсвэл талбарыг тодорхойлдог зарим физик хэмжигдэхүүний эвдрэлийн тархалтыг хэлнэ. Энэ тархалт нь ихэвчлэн зарим орчинд тохиолддог - ус, агаар, хатуу бодис. Мөн зөвхөн цахилгаан соронзон долгион нь вакуум орчинд тархаж чаддаг. Усанд шидсэн чулуунаас бөмбөрцөг долгион хэрхэн салж, усны тайван гадаргууг "сүйлдүүлж" байгааг бүгд харсан нь дамжиггүй. Энэ бол "ганц" цочромтгой байдлын тархалтын жишээ юм. Ихэнх тохиолдолд цочрол нь янз бүрийн хэлбэрийн хэлбэлзлийн процесс (ялангуяа үе үе) - дүүжин савлуур, хөгжмийн зэмсгийн утасны чичиргээ, хувьсах гүйдлийн нөлөөн дор кварцын хавтанг шахах, тэлэх үйл явц юм. , атом ба молекул дахь чичиргээ. Долгион - тархалтын хэлбэлзэл нь өөр шинж чанартай байж болно: усан дээрх долгион, дуу чимээ, цахилгаан соронзон (гэрэл орно) долгион. Долгионы процессыг хэрэгжүүлэх физик механизмын ялгаа нь түүний математик тайлбарын янз бүрийн арга замыг агуулдаг. Гэхдээ өөр өөр гарал үүсэлтэй долгионууд нь бүх нийтийн математикийн аппарат ашиглан тодорхойлсон нийтлэг шинж чанартай байдаг. Энэ нь долгионы үзэгдлийг физик шинж чанараас нь салгаж судлах боломжтой гэсэн үг юм.

Долгионы онолд үүнийг ихэвчлэн долгионы интерференц, дифракц, дисперс, сарнилт, тусгал, хугарал зэрэг шинж чанаруудыг харгалзан үздэг. Гэхдээ энэ тохиолдолд нэг чухал нөхцөл байдал үүсдэг: судлагдсан янз бүрийн шинж чанартай долгионы процессууд шугаман байх тохиолдолд ийм нэгдсэн арга барил нь хууль ёсны юм. Энэ нь юу гэсэн үг болохыг бид хэсэг хугацааны дараа ярих болно, гэхдээ одоохондоо зөвхөн хэт том далайцтай долгионууд шугаман байж болно гэдгийг тэмдэглэх болно. Хэрэв долгионы далайц том бол энэ нь шугаман бус болж хувирдаг бөгөөд энэ нь бидний нийтлэлийн сэдэвтэй шууд холбоотой - солитонууд.

Бид долгионы тухай байнга ярьдаг тул солитонууд нь долгионы талбараас хамаарах зүйл гэдгийг таахад хэцүү биш юм. Энэ нь үнэн: маш ер бусын формацийг солитон гэж нэрлэдэг - "ганц" долгион (ганц долгион). Түүний үүсэх механизм нь судлаачдын хувьд нууц хэвээр байсаар ирсэн; Энэ үзэгдлийн мөн чанар нь долгион үүсэх, тархах сайн мэддэг хуулиудтай зөрчилдөж байх шиг санагдсан. Ил тод байдал харьцангуй саяхан гарч ирсэн бөгөөд одоо болор, соронзон материал, оптик утас, дэлхийн болон бусад гаригийн агаар мандал, галактик, тэр ч байтугай амьд организмд солитонуудыг судалж байна. Цунами, мэдрэлийн импульс, талст дахь мултрал (тэдгээрийн торны үечилсэн байдлыг зөрчих) бүгд солитонууд болох нь тогтоогдсон! Солитон бол үнэхээр "олон талт" юм. Дашрамд дурдахад, А.Филипповын "Олон нүүрт Солитон" хэмээх шинжлэх ухааны алдартай номыг ингэж нэрлэжээ. Маш олон тооны математикийн томъёоноос айдаггүй уншигчдад бид үүнийг санал болгож байна.

Солитонтой холбоотой үндсэн санааг ойлгохын тулд, мөн тэр үед математикгүйгээр хийхийн тулд бид юуны түрүүнд аль хэдийн дурдсан шугаман бус байдал ба тархалт буюу солитон үүсэх механизмын үндэс болсон үзэгдлийн талаар ярих хэрэгтэй болно. Гэхдээ эхлээд солитоныг хэрхэн, хэзээ нээсэн талаар ярилцъя. Тэрээр анх удаа усан дээрх ганц давалгааны "дүрээр" хүнд үзэгдэв.

... Энэ явдал 1834 онд болсон. Шотландын физикч, авъяаслаг инженер-зохион бүтээгч Жон Скотт Рассел Эдинбург, Глазго хотыг холбосон сувгийн дагуу уурын хөлөг онгоц жолоодох боломжийг судлахаар уригджээ. Тухайн үед адуугаар татдаг жижиг оврын хөлөг онгоцоор сувгийн дагуу тээвэрлэлт хийдэг байсан. Морин хөлөг онгоцноос уурын хөдөлгүүртэй хөлөг онгоцыг хэрхэн яаж хувиргах талаар олж мэдэхийн тулд Расселл янз бүрийн хэлбэртэй, янз бүрийн хурдаар хөдөлж буй хөлөг онгоцуудыг ажиглаж эхлэв. Мөн эдгээр туршилтуудын явцад тэрээр огт ер бусын үзэгдэлтэй гэнэт таарчээ. Тэрээр "Давалгааны тухай тайлан"-даа үүнийг ингэж тодорхойлсон байна.

“Хоёр морь нарийхан сувгийн дагуу хурдан татсан хөлөг онгоцны хөдөлгөөнийг дагаж явж байтал хөлөг гэнэт зогсов. Гэвч барж хөдөлсөн усны масс галзуу хөдөлгөөнтэй хөлөг онгоцны нумны ойролцоо цугларч, гэнэт ардаа орхиж, маш хурдтайгаар урагш эргэлдэж, нэг том өндөрлөг буюу бөөрөнхий, гөлгөр хэлбэртэй болжээ. мөн сайн тодорхойлогдсон усан толгод. Энэ нь хэлбэрээ өөрчлөхгүй, бага зэрэг удаашрахгүйгээр сувгийн дагуу үргэлжилсэн. Би түүнийг морьтой дагаж, түүнийг гүйцэж түрүүлэхэд тэрээр 8-9 милийн хурдтай урагш эргэлдэж, гучин фут урт, нэг фут хагас өндөртэй анхны өндөрлөгийнхөө дүр төрхийг хадгалсаар байв. Түүний өндөр нь аажмаар буурч, ганц хоёр миль хөөцөлдөсний дараа би түүнийг сувгийн тохойд алдсан.

Энгийн шугаман долгион нь ердийн синус долгион (a) хэлбэртэй байдаг. Шугаман бус Korteweg-de Vries долгион нь сул илэрхийлэгдсэн хотгороор тусгаарлагдсан хол зайтай гүдгэрүүдийн дараалал шиг харагдаж байна (b). Маш урт долгионы уртад түүнээс зөвхөн нэг овойлт үлддэг - "ганц" долгион эсвэл солитон (c).

Рассел өөрийн нээсэн үзэгдлийг "Орчуулгын ганц давалгаа" гэж нэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч түүний захиасыг гидродинамикийн салбарын хүлээн зөвшөөрөгдсөн эрх баригчид - Жорж Эйри, Жорж Стокс нар эргэлзэж хүлээж авсан бөгөөд тэд хол зайд хөдөлж байх үед долгион нь хэлбэрээ хадгалж чадахгүй гэж үздэг. Үүний тулд тэдэнд бүх шалтгаан байсан: тэд тухайн үед нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн гидродинамикийн тэгшитгэлээс үндэслэсэн. "Ганц бие" долгионыг (энэ нь илүү хожим - 1965 онд солитон гэж нэрлэгддэг байсан) хүлээн зөвшөөрөгдсөн нь Расселын амьд байх үед энэ нь оршин тогтнох боломжтой гэдгийг харуулсан хэд хэдэн математикчдийн бүтээлээр тохиолдсон бөгөөд үүнээс гадна Расселын туршилтуудыг давтаж, баталжээ. Гэвч солитоны эргэн тойрон дахь маргаан удаан хугацаанд зогссонгүй - Эйри, Стокс нарын эрх мэдэл хэтэрхий их байсан.

Голландын эрдэмтэн Дидерик Йоханнес Кортевег болон түүний шавь Густав де Врис нар асуудлыг эцсийн байдлаар тодруулав. 1895 онд Расселийг нас барснаас хойш 13 жилийн дараа тэд долгионы шийдлүүд нь үргэлжилж буй үйл явцыг бүрэн дүрсэлсэн яг тэгшитгэлийг олжээ. Эхний ойролцоо байдлаар үүнийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Korteweg-de Vries долгион нь синусоид бус хэлбэртэй бөгөөд далайц нь маш бага үед л синусоид болдог. Долгионы урт ихсэх тусам тэд бие биенээсээ хол зайд овойлт хэлбэртэй байдаг бөгөөд маш урт долгионы уртад нэг овойлт үлддэг бөгөөд энэ нь "ганц" долгионтой тохирч байна.

Кортевег-де Вризийн тэгшитгэл (KdV гэж нэрлэгддэг тэгшитгэл) нь физикчид түүний бүх нийтийн шинж чанар, янз бүрийн шинж чанартай долгионд хэрэглэх боломжийг олж мэдсэн өнөө үед маш чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Хамгийн гайхалтай нь энэ нь шугаман бус долгионыг дүрсэлсэн бөгөөд одоо бид энэ ойлголтыг илүү нарийвчлан авч үзэх хэрэгтэй.

Долгионы онолын хувьд долгионы тэгшитгэл нь үндсэн ач холбогдолтой юм. Үүнийг энд танилцуулахгүйгээр (энэ нь дээд математикийн мэдлэгийг шаарддаг) бид зөвхөн долгион болон түүнтэй холбоотой хэмжигдэхүүнийг тодорхойлсон шаардлагатай функцийг нэгдүгээр зэрэгт агуулж байгааг анхаарна уу. Ийм тэгшитгэлийг шугаман гэж нэрлэдэг. Долгионы тэгшитгэл нь бусад бүхний нэгэн адил шийдэлтэй, өөрөөр хэлбэл математик илэрхийлэлтэй бөгөөд үүнийг орлуулах үед ижил төстэй байдал болж хувирдаг. Долгионы тэгшитгэлийн шийдэл нь шугаман гармоник (синусоид) долгион юм. Энд "шугаман" гэсэн нэр томъёог геометрийн утгаар (синусоид бол шулуун шугам биш) бус харин долгионы тэгшитгэлд хэмжигдэхүүний эхний хүчийг ашиглах утгаар ашигласан гэдгийг бид дахин онцолж байна.

Шугаман долгион нь суперпозиция (нэмэх) зарчимд захирагддаг. Энэ нь хэд хэдэн шугаман долгионыг давхцуулах үед үүссэн долгионы хэлбэрийг анхны долгионы энгийн нэмэлтээр тодорхойлно гэсэн үг юм. Энэ нь долгион бүр нь орчинд бусдаас үл хамааран тархдаг, тэдгээрийн хооронд энергийн солилцоо эсвэл бусад харилцан үйлчлэл байдаггүй, бие биенээ чөлөөтэй дамжуулдаг тул тохиолддог. Өөрөөр хэлбэл, суперпозицийн зарчим нь долгионы бие даасан байдлыг илэрхийлдэг бөгөөд ийм учраас тэдгээрийг нэмж болно. Ердийн нөхцөлд энэ нь дуу чимээ, гэрэл, радио долгион, түүнчлэн квант онолд тооцогддог долгионы хувьд үнэн юм. Гэхдээ шингэн дэх долгионы хувьд энэ нь үргэлж үнэн байдаггүй: зөвхөн маш бага далайцтай долгионыг нэмж болно. Хэрэв бид Korteweg-de Vries долгионыг нэмэхийг оролдвол бид байж болох долгионыг огт авахгүй: гидродинамикийн тэгшитгэл нь шугаман бус байна.

Энд дурьдсанчлан акустик ба цахилгаан соронзон долгионы шугаман шинж чанар нь ердийн нөхцөлд ажиглагдаж байгааг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь юуны түрүүнд жижиг долгионы далайц гэсэн үг юм. Гэхдээ "жижиг далайц" гэж юу гэсэн үг вэ? Дууны долгионы далайц нь дууны хэмжээг, гэрлийн долгион нь гэрлийн эрчмийг, радио долгион нь цахилгаан соронзон орны хүчийг тодорхойлдог. Өргөн нэвтрүүлэг, телевиз, телефон холбоо, компьютер, гэрэлтүүлгийн хэрэгсэл болон бусад олон төхөөрөмжүүд нь янз бүрийн жижиг далайцтай долгионтой ижил "хэвийн нөхцөлд" ажилладаг. Хэрэв далайц огцом нэмэгдвэл долгион нь шугаман чанараа алдаж, дараа нь шинэ үзэгдэл үүсдэг. Акустикийн хувьд дуунаас хурдан хурдаар тархдаг цочролын долгион нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Цочролын долгионы жишээ бол аадар борооны үеэр аянга цахилгаан, буун дуу, дэлбэрэлтийн чимээ, тэр ч байтугай ташуурын алга ташилт: түүний үзүүр нь дуу чимээнээс хурдан хөдөлдөг. Шугаман бус гэрлийн долгионыг хүчирхэг импульсийн лазер ашиглан олж авдаг. Ийм долгионыг янз бүрийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр дамжих нь мэдээллийн хэрэгслийн шинж чанарыг өөрчилдөг; Шугаман бус оптикийн судалгааны сэдэв болох цоо шинэ үзэгдлүүд ажиглагдаж байна. Жишээлбэл, гэрлийн долгион үүсдэг бөгөөд түүний урт нь хоёр дахин бага, давтамж нь ирж буй гэрлээс хоёр дахин бага байдаг (хоёр дахь гармоник үүсдэг). Хэрэв λ 1 = 1.06 мкм долгионы урттай хүчирхэг лазер туяа (нүдэнд үл үзэгдэх хэт улаан туяа) шугаман бус талст руу чиглүүлбэл болорын гаралтын үед λ 2 долгионы урттай ногоон гэрэл асна. Хэт улаан туяанаас гадна 0.53 μм гарч ирдэг.

Усны гадаргуу дээр тархалт байхгүй үед шугаман бус долгион ингэж ажилладаг. Түүний хурд нь долгионы уртаас хамаардаггүй, харин далайц нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Долгионы орой нь ёроолоос хурдан хөдөлж, урд тал нь эгц болж, долгион тасардаг. Гэхдээ усан дээрх ганц овойлтыг янз бүрийн долгионы урттай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэрээр илэрхийлж болно. Хэрэв орчин нь тархалттай бол түүний доторх урт долгион нь богино долгионоос хурдан урсаж, урд талын эгц байдлыг тэгшлэнэ. Тодорхой нөхцөлд тархалт нь шугаман бус байдлын нөлөөг бүрэн нөхөж, долгион нь анхны хэлбэрээ удаан хугацаанд хадгалах болно - солитон үүсдэг.

Шугаман бус дууны болон гэрлийн долгион нь зөвхөн онцгой нөхцөлд үүсдэг бол гидродинамик нь мөн чанараараа шугаман бус байдаг. Гидродинамик нь хамгийн энгийн үзэгдлүүдэд ч шугаман бус байдлыг харуулдаг тул бараг зуун жилийн турш "шугаман" физикээс бүрэн тусгаарлагдсан байдлаар хөгжиж ирсэн. Бусад долгионы үзэгдлүүдээс Расселын "ганц" давалгаатай төстэй зүйлийг хайх нь хэний ч санаанд орж байгаагүй. Зөвхөн физикийн шинэ чиглэлүүд болох шугаман бус акустик, радио физик, оптикийг хөгжүүлэхэд л судлаачид Рассел солитоныг санаж, ийм үзэгдлийг зөвхөн усанд ажиглаж болох уу? Үүнийг хийхийн тулд солитон үүсэх ерөнхий механизмыг ойлгох шаардлагатай байв. Шугаман бус байдлын нөхцөл шаардлагатай байсан ч хангалттай биш: "ганц" долгион үүсэхийн тулд дундаас өөр зүйл шаардагдана. Судалгааны үр дүнд алга болсон нөхцөл нь орчны тархалт байгаа нь тодорхой болсон.

Энэ нь юу болохыг товчхон санацгаая. Тархалт гэдэг нь долгионы фазын тархалтын хурд (фазын хурд гэж нэрлэгддэг) давтамж эсвэл долгионы уртаас хамаарах хамаарлыг хэлнэ ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 2000 оны 2-р хуудас, 42-р хуудсыг үз). Алдарт Фурье теоремын дагуу ямар ч хэлбэрийн синусоид бус долгионыг янз бүрийн давтамж (долгионы урт), далайц, эхний үе шаттай энгийн синусоид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн багцаар илэрхийлж болно. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тархалтын улмаас өөр өөр фазын хурдаар тархдаг бөгөөд энэ нь долгионы хэлбэрийг тархах явцад "т рхэц" -д хүргэдэг. Гэхдээ бидний мэдэж байгаачлан эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэрээр илэрхийлж болох солитон нь хөдөлж байхдаа хэлбэрээ хадгалдаг. Яагаад? Солитон бол шугаман бус долгион гэдгийг санаарай. Мөн түүний "нууц"-ыг тайлах түлхүүр энд байна. Солитоны "бөгзөр"-ийг илүү эгц болгож, хөмрүүлэх хандлагатай байдаг шугаман бус байдлын нөлөө нь тархалтаар тэнцвэржсэнээр түүнийг хавтгайруулж, бүдгэрүүлэх хандлагатай байх үед солитон үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, солитон нь бие биенээ нөхөж, шугаман бус ба тархалтын "уулзвар дээр" гарч ирдэг.

Үүнийг жишээгээр тайлбарлая. Усны гадаргуу дээр овойлт үүсч, хөдөлж эхэлсэн гэж бодъё. Тархалтыг тооцохгүй бол юу болохыг харцгаая. Шугаман бус долгионы хурд нь далайцаас хамаардаг (шугаман долгион нь тийм хамааралгүй). Бөгтөр орой нь хамгийн хурдан хөдөлж, дараагийн мөчид урд хэсэг нь илүү эгц болно. Урд талын эгц байдал ихсэж, цаг хугацааны явцад давалгаа "хөмөрнө". Далайн эрэг дээр далайн эрэг дээр аялж байхдаа бид давалгааны ижил төстэй хөмрөлтийг хардаг. Одоо тархалт нь юунд хүргэдэгийг харцгаая. Анхны овойлтыг янз бүрийн долгионы урттай синусоид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэрээр илэрхийлж болно. Урт долгионы бүрэлдэхүүн хэсэг нь богино долгионтой харьцуулахад өндөр хурдтай ажилладаг тул урд талын ирмэгийн эгц байдлыг багасгаж, их хэмжээгээр тэгшлэнэ ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 1992 оны 8 дугаарыг үзнэ үү). Бөгтөр нь тодорхой хэлбэр, хурдтайгаар анхны хэлбэрээ бүрэн сэргээж, дараа нь солитон үүсдэг.

"Ганц бие" долгионы гайхалтай шинж чанаруудын нэг нь тэдгээр нь бөөмстэй маш төстэй байдаг. Тиймээс мөргөлдөх үед хоёр солитон жирийн шугаман долгион шиг бие биенээ дайран өнгөрдөггүй, харин теннисний бөмбөг шиг бие биенээ түлхэж байдаг.

Бүлэг солитон гэж нэрлэгддэг өөр төрлийн солитонууд усан дээр гарч ирж болно, учир нь тэдгээрийн хэлбэр нь хязгааргүй синусоид долгионы оронд ажиглагдаж, бүлгийн хурдтай хөдөлдөг долгионуудын бүлэгтэй маш төстэй байдаг. Бүлэг солитон нь далайцаар зохицуулагдсан цахилгаан соронзон долгионтой маш төстэй; түүний дугтуй нь синусоид бус бөгөөд илүү төвөгтэй функц болох гиперболын секантаар тодорхойлогддог. Ийм солитоны хурд нь далайцаас хамаардаггүй бөгөөд энэ талаараа KdV солитонуудаас ялгаатай. Дугтуй дор ихэвчлэн 14-20 долгион байдаг. Бүлэг дэх дунд - хамгийн өндөр - долгион нь долдугаараас арав хүртэлх зайд ийм байна; Тиймээс "ес дэх давалгаа" гэсэн алдартай илэрхийлэл юм.

Өгүүллийн хамрах хүрээ нь бусад олон төрлийн солитонуудыг авч үзэх боломжийг бидэнд олгодоггүй, жишээлбэл, хатуу талст биет дэх солитонууд - дислокаци гэж нэрлэгддэг (тэдгээр нь болор торны "нүх" -тэй төстэй, мөн хөдөлж чаддаг), соронзон Тэдэнтэй холбоотой солитонууд ферромагнетууд (жишээлбэл, төмрөөр), амьд организм дахь солитон шиг мэдрэлийн импульс болон бусад олон. Сүүлийн үед маш ирээдүйтэй оптик холбооны шугамд ашиглах боломжоороо физикчдийн анхаарлыг татсан оптик солитонуудыг авч үзэхээр бид хязгаарлаж байна.

Оптик солитон нь ердийн бүлгийн солитон юм. Түүний үүсэхийг шугаман бус оптик эффектүүдийн нэг болох өөрөө үүсгэсэн ил тод байдлын жишээн дээр ойлгож болно. Энэ нөлөө нь бага эрчимтэй, өөрөөр хэлбэл тунгалаг бус гэрлийг шингээдэг орчин нь хүчтэй гэрлийн импульс дамжин өнгөрөхөд гэнэт тунгалаг болдогт оршино. Яагаад ийм зүйл болдгийг ойлгохын тулд матери дахь гэрлийг шингээх шалтгаан юу болохыг эргэн санацгаая.

Гэрлийн квант нь атомтай харилцан үйлчилж, түүнд энерги өгч, илүү өндөр энергийн түвшинд, өөрөөр хэлбэл өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлдэг. Энэ тохиолдолд фотон алга болно - орчин нь гэрлийг шингээдэг. Орчны бүх атомууд өдөөгдсөний дараа гэрлийн энерги шингээлт зогсдог - орчин нь тунгалаг болдог. Гэхдээ ийм төлөв удаан үргэлжлэх боломжгүй: ард нисэж буй фотонууд нь атомуудыг анхны төлөвтөө буцааж, ижил давтамжтай квантуудыг ялгаруулдаг. Харгалзах давтамжийн өндөр чадлын богино гэрлийн импульс ийм орчинд чиглэхэд яг ийм зүйл тохиолддог. Импульсийн урд ирмэг нь атомуудыг дээд түвшинд хүргэж, хэсэгчлэн шингээж, сул дорой болдог. Импульсийн хамгийн их нь бага хэмжээгээр шингэж, импульсийн арын ирмэг нь өдөөгдсөн түвшингээс газрын түвшинд урвуу шилжилтийг өдөөдөг. Атом нь фотоныг ялгаруулж, энерги нь дундаар дамждаг импульс руу буцаж ирдэг. Энэ тохиолдолд импульсийн хэлбэр нь бүлгийн солитонтой тохирч байна.

Саяхан Америкийн шинжлэх ухааны сэтгүүлүүдийн нэг нь алдартай Bell Laboratories (АНУ, Нью Жерси, Белл лаборатори)-аас оптик солитон ашиглан оптик шилэн кабелиар маш хол зайд дохио дамжуулалтыг хөгжүүлэх тухай нийтлэл хэвлүүлсэн. Шилэн кабелийн холбооны шугамаар хэвийн дамжуулалтын үед дохиог 80-100 километр тутамд нэмэгдүүлэх шаардлагатай (шибер нь өөрөө тодорхой долгионы урттай гэрлээр шахагдах үед өсгөгч болж чаддаг). Мөн 500 - 600 километр тутамд оптик дохиог бүх параметрүүдийг нь хадгалах замаар цахилгаан дохио болгон хувиргадаг давтагч суурилуулах шаардлагатай бөгөөд дараа нь цааш дамжуулахын тулд дахин оптик болгон хувиргадаг. Эдгээр арга хэмжээ авахгүй бол 500 км-ээс дээш зайд дохио танигдахын аргагүй гажиж байна. Энэ төхөөрөмжийн үнэ маш өндөр: Сан Францискогоос Нью-Йорк хүртэл нэг терабит (10 12 бит) мэдээлэл дамжуулахад релей станц бүрт 200 сая доллар зарцуулдаг.

Тархалтын явцад хэлбэрээ хадгалдаг оптик солитоныг ашиглах нь 5-6 мянган километр хүртэлх зайд бүрэн оптик дохио дамжуулах боломжтой болгодог. Гэсэн хэдий ч "солитон шугам"-ыг бий болгоход ихээхэн бэрхшээл тулгараад байгаа бөгөөд үүнийг саяхан даван туулж байна.

Оптик шилэнд солитон байх боломжийг 1972 онд Белл компанийн ажилтан, онолын физикч Акира Хасегава таамаглаж байжээ. Гэвч тэр үед солитон ажиглагдаж болох долгионы урттай бүсэд бага алдагдалтай оптик утас байгаагүй.

Оптик солитонууд нь зөвхөн бага боловч хязгаарлагдмал дисперсийн утгатай гэрлийн чиглүүлэгчид тархаж чаддаг. Гэсэн хэдий ч олон сувгийн дамжуулагчийн бүх спектрийн өргөнд шаардлагатай тархалтын утгыг хадгалах оптик фибр ердөө байдаггүй. Энэ нь "ердийн" солитонуудыг урт дамжуулах шугамтай сүлжээнд ашиглахад тохиромжгүй болгодог.

Тохиромжтой солитон технологийг тухайн Bell компанийн Оптик технологийн хэлтсийн тэргүүлэх мэргэжилтэн Линн Молленауэрын удирдлаган дор хэдэн жилийн турш бүтээжээ. Энэхүү технологи нь дисперсийн удирдлагатай оптик утаснуудын хөгжилд үндэслэсэн бөгөөд энэ нь импульсийн хэлбэрийг хязгааргүй хадгалах боломжтой солитонуудыг бий болгох боломжийг олгосон юм.

Хяналтын арга нь дараах байдалтай байна. Оптик утаснуудын уртын дагуух тархалтын хэмжээ нь сөрөг ба эерэг утгуудын хооронд үе үе өөрчлөгддөг. Гэрлийн хөтөчийн эхний хэсэгт импульс нь нэг чиглэлд өргөжиж, шилжинэ. Эсрэг тэмдгийн тархалттай хоёр дахь хэсэгт импульс шахагдаж, эсрэг чиглэлд шилждэг бөгөөд үүний үр дүнд түүний хэлбэр сэргээгддэг. Цаашдын хөдөлгөөнөөр импульс дахин өргөжиж, дараа нь дараагийн бүсэд ордог бөгөөд энэ нь өмнөх бүсийн үйлдлийг нөхдөг гэх мэт - тэлэлт, агшилтын мөчлөгийн үйл явц үүсдэг. Импульс нь ердийн гэрлийн хөтөчийн оптик өсгөгчийн хоорондох зайтай тэнцэх хугацаатай өргөн импульсийг мэдэрдэг - 80-аас 100 км. Үүний үр дүнд Молленауэрийн үзэж байгаагаар 1 терабитээс дээш мэдээллийн эзэлхүүнтэй дохио нь нэг сувагт секундэд 10 гигабит дамжуулах хурдтайгаар дахин дамжуулахгүйгээр дор хаяж 5-6 мянган километр замыг ямар ч гажуудалгүйгээр туулж чадна. Оптик шугамаар хэт хол зайд харилцах ийм технологи нь хэрэгжих шатандаа аль хэдийн ойртсон байна.

Техникийн шинжлэх ухааны доктор А.Голубев
"Шинжлэх ухаан ба амьдрал" No11, 2001, 24 - 28-р тал.
http://razumru.ru

Хамгийн гайхалтай, үзэсгэлэнтэй долгионы үзэгдлүүдийн нэг бол өөрчлөгдөөгүй хэлбэрийн импульс хэлбэрээр тархдаг, бөөмстэй олон талаараа төстэй цорын ганц долгион буюу солитон үүсэх явдал юм. Солитон үзэгдэлд жишээлбэл цунами долгион, мэдрэлийн импульс гэх мэт орно.
Шинэ хэвлэлд (1-р хэвлэл - 1985) хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтыг харгалзан номын материалыг ихээхэн засварлав.
Ахлах сургуулийн сурагчид, оюутнууд, багш нарт зориулсан.

Эхний хэвлэлийн өмнөх үг 5
Хоёр дахь хэвлэлийн өмнөх үг 6
Танилцуулга 7

I хэсэг. СОЛИТОНЫ ТҮҮХ 16
Бүлэг 1. 150 жилийн өмнө 17
Долгионуудын онолын эхлэл (22). Ах дүү Вебер нар долгион судалдаг (24). Долгионуудын онолын ашиг тусын тухай (25). Тухайн үеийн гол үйл явдлын тухай (28). Шинжлэх ухаан ба нийгэм (34).
2-р бүлэг
Үхлийн уулзалт хүртэл (38). Ганц бие долгионтой тулгарах (40). Энэ байж болохгүй! (42). Гэсэн хэдий ч энэ нь байдаг! (44). Ганц бие долгионы нөхөн сэргээлт (46). Ганц долгионы тусгаарлалт (49). Долгион уу, бөөмс үү? (тавин).
Бүлэг 3. Солитоны төрөл төрөгсөд 54
Hermann Helmholtz ба мэдрэлийн импульс (55). Мэдрэлийн импульсийн цаашдын хувь заяа (58). Hermann Helmholtz ба хуй салхи (60). "Хуйлрал атом" Келвин (68). Лорд Росс ба сансар дахь хар салхи (69). Шугаман ба шугаман бус байдлын тухай (71).

II хэсэг. Шугаман бус хэлбэлзэл ба долгион 76 Бүлэг 4. Дүүжингийн хөрөг 77
Дүүжин тэгшитгэл (77). Савлуурын жижиг хэлбэлзэл (79). Галилейгийн дүүжин (80). Ижил төстэй байдал ба хэмжээсийн талаар (82). Эрчим хүчний хэмнэлт (86). Фазын диаграммын хэл (90). Үе шаттай хөрөг зураг (97). Дүүжингийн фазын хөрөг зураг (99). Дүүжин тэгшитгэлийн "солитон" шийдэл (103). Савлуурын хөдөлгөөн ба "гарын авлагын" солитон (104). Төгсгөлийн үг (107).
Холбогдсон бөөмсийн гинжин долгион (114). Түүх рүү буцах. Бернуллигийн гэр бүл ба долгион (123). Даламберын давалгаа ба тэдгээрийн эргэн тойрон дахь маргаан (125). Дискрет ба тасралтгүй (129) дээр. Дууны хурдыг хэрхэн хэмжсэн бэ (132). Атомын гинжин хэлхээнд долгионы тархалт (136). Фурье тэлэлтийг хэрхэн "сонсох" вэ? (138). Гэрлийн тархалтын тухай хэдэн үг (140). Усан дээрх долгионы тархалт (142). Сүрэг давалгаа ямар хурдан гүйдэг вэ (146). Долгонд хэр их энерги байгаа вэ (150).

III хэсэг. СОЛ ЭТОНЫ ӨНӨӨ БА ИРЭЭДҮЙ 155
Онолын физик гэж юу вэ (155). Я.И.Френкелийн санаанууд (158). Френкель, Конторова нарын дагуу хөдөлж буй дислокацын атомын загвар (160). Мултралын харилцан үйлчлэл (164). "Амьд" солитон атом (167). Уншигч ба зохиолчийн харилцан яриа (168). Мултрал ба дүүжин (173). Дууны долгион ямар болж хувирав (178). Мултралыг хэрхэн харах вэ? (182). Ширээний солитонууд (185). Математикийн шугамын дагуух мултралын бусад ойрын хамаатан садан (186). Соронзон солитонууд (191).
Хүн компьютертэй "нөхөрлөж" чадах уу (198). Олон нүүртэй эмх замбараагүй байдал (202). Компьютерийн гайхшралыг төрүүлсэн Энрико Ферми (209) Return of the Russell's soliton (215). Далайн солитонууд: цунами, "ес дэх давалгаа" (227). Гурван солитон (232). Солитон телеграф (236). Мэдрэлийн импульс нь бодлын "элементар бөөмс" юм (241). Хаа сайгүй байдаг хуй салхи (246). Жозефсон эффект (255). Жозефсоны урт уулзвар дахь солитонууд (260). Элементар бөөмс ба солитонууд (263). Нэгдсэн онол ба мөрүүд (267).
Бүлэг 6 Frenkel Solitons 155
Бүлэг 7. Солитон дахин төрөлт 195
Хэрэглээ
Богино нэрийн индекс

Электрон, протон гэх мэт үгтэй гийгүүлэгч "ко-литон" гэдэг үгийг олон хүмүүс тааралдсан байх. Энэхүү номыг амархан санадаг үгийн цаад шинжлэх ухааны санаа, түүний түүх, бүтээгчид зориулагдсан болно.
Энэ нь сургуулийн физик, математикийн хичээлийг эзэмшсэн, шинжлэх ухаан, түүний түүх, хэрэглээг сонирхож буй өргөн хүрээний уншигчдад зориулагдсан болно. Солитоны тухай бүх зүйл энд өгүүлээгүй. Гэхдээ бүх хязгаарлалтын дараа үлдсэн ихэнх зүйлийг би хангалттай нарийвчлан тогтоохыг хичээсэн. Үүний зэрэгцээ зарим алдартай зүйлийг (жишээлбэл, хэлбэлзэл, долгионы тухай) бусад алдартай шинжлэх ухаан, нэлээд шинжлэх ухааны ном, нийтлэлээс арай өөрөөр танилцуулах шаардлагатай байсан бөгөөд үүнийг миний өргөн ашигладаг байсан. Зохиолчдыг нь нэрлэх, яриа нь энэ номын агуулгад нөлөөлсөн бүх эрдэмтдийг дурдах боломжгүй тул гүнээ талархал илэрхийлж уучлалт гуйж байна.
Би ялангуяа бүтээлч шүүмжлэл, дэмжлэг үзүүлсэн С.П.Новиков, үнэтэй зөвлөгөө өгсөн Л.Г.Асламазов, Я.А.Смородинский, мөн гар бичмэлийг анхааралтай уншиж, олон санал шүүмжлэл бичсэн Ю.С.Галперн, С.Р.Филонович нарт талархал илэрхийлье. түүний сайжруулалт.
Энэхүү ном нь 1984 онд бичигдсэн бөгөөд шинэ хэвлэлийг бэлтгэхдээ зохиолч сүүлийн үед гарч ирсэн шинэ сонирхолтой санаануудыг ярихыг хүссэн нь мэдээж. Үндсэн нэмэлтүүд нь оптик болон Жозефсон солитонуудтай холбоотой бөгөөд ажиглалт, хэрэглээ нь саяхан маш сонирхолтой нийтлэлүүдийн сэдэв болсон. Эмх замбараагүй байдалд зориулсан хэсэг нь бага зэрэг өргөжсөн бөгөөд талийгаач Яков Борисович Зельдовичийн зөвлөснөөр цочролын долгион, дэлбэрэлтийг илүү дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно. Номын төгсгөлд бөөмс ба тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн тухай орчин үеийн нэгдсэн онолуудын тухай эссэ нэмж оруулсан бөгөөд энэ нь харьцангуй шинэ бөгөөд нэлээд нууцлаг физик объект болох харьцангуй утгын талаар тодорхой ойлголт өгөхийг оролдсон бөгөөд үүнийг судлах итгэл найдвар бий. бидэнд мэдэгдэж байгаа бүх харилцан үйлчлэлийн нэгдсэн онолыг бий болгох. Математикийн жижиг хавсралт, мөн богино нэрийн индекс нэмэгдсэн.
Энэ номонд бас олон жижиг өөрчлөлтүүд орсон - ямар нэгэн зүйл хаясан, нэг зүйл нэмсэн. Үүнийг нарийвчлан тайлбарлах шаардлагагүй. Зохиогч компьютертэй холбоотой бүх зүйлийг ихээхэн өргөжүүлэхийг оролдсон боловч энэ санааг орхих шаардлагатай байсан тул энэ сэдэвт тусдаа ном зориулах нь дээр байх болно. Ямар нэгэн компьютерээр зэвсэглэсэн санаачлагатай уншигч энэ номын материал дээр өөрийн компьютерийн туршилтыг зохион бүтээж, хэрэгжүүлэх боломжтой гэдэгт найдаж байна.
Төгсгөлд нь номын агуулга, хэлбэрийн талаар санал хүсэлтээ илэрхийлсэн анхны хэвлэлийг уншигчдадаа хүргэж буйдаа баяртай байна. Би чадлаараа тэдэнтэй нийцүүлэхийг хичээсэн.
Байгалийн нэгдмэл байдал, түүний хууль тогтоомжийн нийтлэг байдал нь хэлбэлзэл, долгионы үзэгдлүүд шиг тод илэрдэггүй. "Дүүжин, цаг, зүрх, цахилгаан хонх, лааны суурь, зурагт, саксафон, далайн хөлөг онгоцны хооронд нийтлэг зүйл юу вэ?" Гэсэн асуултанд оюутан бүр хялбархан хариулж чадна. - мөн энэ жагсаалтыг хялбархан үргэлжлүүлээрэй. Мэдээжийн хэрэг нийтлэг зүйл бол эдгээр бүх системд хэлбэлзэл байдаг эсвэл өдөөгддөг.
Тэдгээрийн заримыг нь бид энгийн нүдээр харж, заримыг нь багаж хэрэгслийн тусламжтайгаар ажигладаг. Зарим чичиргээ нь маш энгийн, жишээлбэл, дүүжин чичиргээ, бусад нь илүү төвөгтэй байдаг - зүгээр л электрокардиограмм эсвэл энцефалограммыг хараарай, гэхдээ бид хэлбэлзлийн процессыг өвөрмөц давталт, үе үе байдлаар нь амархан ялгаж чаддаг.
Ямар ч хөдөлгөөн, төлөв өөрчлөгдөхөөс үл хамааран ганхах нь үе үе хөдөлгөөн эсвэл төлөв байдлын өөрчлөлт гэдгийг бид мэднэ. Хэлбэлзлийн шинжлэх ухаан нь маш өөр шинж чанартай чичиргээнд нийтлэг байдаг зүйлийг судалдаг.
Үүнтэй адилаар шал өөр шинж чанартай долгионыг харьцуулж болно - шалбаагны гадаргуу дээрх долгион, радио долгион, хурдны зам дээрх гэрлэн дохионы "ногоон долгион" болон бусад олон. Долгионы шинжлэх ухаан нь долгионыг физик шинж чанараас нь салгаж, өөрсдөө судалдаг. Долгионыг орчны нэг цэгээс нөгөөд өдөөх (ялангуяа хэлбэлзлийн хөдөлгөөн) шилжүүлэх үйл явц гэж үздэг. Энэ тохиолдолд орчны шинж чанар, түүний өдөөлтүүдийн өвөрмөц шинж чанар нь чухал биш юм. Тиймээс өнөөдөр хэлбэлзлийн болон дууны долгион, тэдгээрийн хоорондын холбоог нэг шинжлэх ухаан-онол судалж байгаа нь зүйн хэрэг.
чичиргээ ба долгион. Эдгээр холбоосын ерөнхий шинж чанарыг сайн мэддэг. Цаг дуугарч, хонх дуугарч, савлуур эргэлдэж, дууны долгион ялгардаг; долгион нь цусны судсаар дамждаг бөгөөд үүнийг бид импульсийг хэмжих замаар ажигладаг; хэлбэлзлийн хэлхээнд өдөөгдсөн цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг олшруулж, радио долгион хэлбэрээр сансарт аваачдаг; Атом дахь электронуудын "хэлбэлзэл" нь гэрэл гэх мэтийг үүсгэдэг.
Жижиг далайцтай энгийн үечилсэн долгион тархах үед орчны бөөмс нь үечилсэн хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг. Долгионы далайц бага зэрэг нэмэгдэх тусам эдгээр хөдөлгөөний далайц нь пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч долгионы далайц хангалттай том болвол шинэ үзэгдэл гарч болзошгүй. Жишээлбэл, өндөрт усан дээрх давалгаа эгц болж, түүн дээр тасархай үүсч, эцэст нь хөмөрдөг. Энэ тохиолдолд долгионы хэсгүүдийн хөдөлгөөний шинж чанар бүрэн өөрчлөгддөг. Долгионы орой дахь усны хэсгүүд бүрэн санамсаргүй байдлаар хөдөлж эхэлдэг, өөрөөр хэлбэл тогтмол хэлбэлзэлтэй хөдөлгөөн нь жигд бус, эмх замбараагүй болж хувирдаг. Энэ бол усан дээрх долгионы шугаман бус байдлын хамгийн эрс тэс илрэл юм. Шугаман бус байдлын сул илрэл бол долгионы хэлбэр нь түүний далайцаас хамаарах явдал юм.
Шугаман бус байдал гэж юу болохыг тайлбарлахын тулд эхлээд шугаман чанар гэж юу болохыг тайлбарлах хэрэгтэй. Хэрэв долгион нь маш бага өндөртэй (далайц) байвал далайц нь хоёр дахин ихсэх тусам тэдгээр нь яг ижил хэвээр үлдэж, хэлбэр, тархалтын хурд өөрчлөгддөггүй. Хэрэв ийм долгионы нэг нь нөгөө долгион руу гүйж байвал илүү төвөгтэй хөдөлгөөнийг цэг бүр дээр хоёр долгионы өндрийг нэмэх замаар дүрсэлж болно. Долгионы интерференцийн үзэгдлийн сайн мэддэг тайлбар нь шугаман долгионы энэхүү энгийн шинж чанарт суурилдаг.
Хангалттай бага далайцтай долгион нь үргэлж шугаман байдаг. Гэсэн хэдий ч далайц ихсэх тусам тэдгээрийн хэлбэр, хурд нь далайцаас хамаарч эхэлдэг бөгөөд тэдгээрийг зүгээр л нэмэх боломжгүй тул долгион нь шугаман бус болдог. Том далайцтай үед шугаман бус байдал нь таслагчийг үүсгэж, долгионы тасалдалд хүргэдэг.
Долгионы хэлбэр нь зөвхөн шугаман бус байдлаасаа болж гажсан байж болно. Өөр өөр урттай долгион нь ерөнхийдөө өөр өөр хурдтайгаар тархдаг гэдгийг сайн мэддэг. Энэ үзэгдлийг дисперс гэж нэрлэдэг. Усанд хаясан чулуунаас эргэлдэж буй долгионыг ажиглахад усан дээрх урт долгион богино долгионоос илүү хурдан урсдаг болохыг хялбархан харж болно. Хэрэв усны гадаргуу дээр урт, нарийхан ховил үүссэн бол (үүнийг хурдан арилгах боломжтой хуваалтуудын тусламжтайгаар хийхэд хялбар байдаг), тархалтын ачаар энэ нь хурдан сална. янз бүрийн урттай долгионууд сарниж, алга болдог.
Эдгээр усны дов толгодуудын зарим нь алга болдоггүй ч хэлбэр дүрсээ хадгалж үлдэх хангалттай урт насалдаг нь гайхалтай. Ийм ер бусын "ганц" долгион үүсэхийг харах нь тийм ч хялбар биш боловч 150 жилийн өмнө тэдгээрийг олж илрүүлж, туршилтаар судалж, санааг нь саяхан тайлбарласан болно. Энэхүү гайхалтай үзэгдлийн мөн чанар нь нууцлаг хэвээр байсаар ирсэн. Энэ нь долгион үүсэх, тархах шинжлэх ухаанд тогтсон хуулиудтай зөрчилдсөн мэт санагдсан. Ганц долгионтой хийсэн туршилтуудын тухай тайлан нийтлэгдсэнээс хойш олон арван жилийн дараа тэдний оньсого хэсэгчлэн шийдэгджээ. Довгоныг эгц болгож, хөмрүүлэх хандлагатай шугаман бус байдлын нөлөөлөл, түүнийг хавтгайруулж, бүдгэрүүлэх хандлагатай байдаг сарнилын нөлөөг "тэнцвэржүүлэх" үед бүрэлдэж болох нь тогтоогдсон. Шугаман бус байдлын скилла ба дисперсийн Чарибдисын хооронд ганц долгионууд үүсдэг бөгөөд хамгийн сүүлд солитон гэж нэрлэгддэг.
Бидний цаг үед аль хэдийн солитонуудын хамгийн гайхалтай шинж чанаруудыг олж илрүүлсэн бөгөөд үүний ачаар тэд шинжлэх ухааны сонирхолтой судалгааны сэдэв болжээ. Тэдгээрийг энэ номонд дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. Ганц долгионы гайхалтай шинж чанаруудын нэг нь бөөмс шиг байдаг. Хоёр дан долгион нь билльярдын бөмбөг шиг мөргөлдөж, бие биенээсээ салж болох ба зарим тохиолдолд солитоныг хөдөлгөөн нь Ньютоны хуулиудад захирагдах энгийн бөөмс гэж төсөөлж болно. Солитоны хамгийн гайхалтай зүйл бол түүний олон талт байдал юм. Сүүлийн 50 жилийн хугацаанд долгионы гадаргуу дээрх солитонтой төстэй, гэхдээ огт өөр нөхцөлд оршдог олон ганц долгионыг олж, судалжээ.
Тэдний нийтлэг шинж чанар харьцангуй саяхан буюу сүүлийн 20-25 жилд тодорхой болсон.
Одоо солитоныг талст, соронзон материал, хэт дамжуулагч, амьд организм, дэлхийн болон бусад гаригийн агаар мандалд, галактикт судалж байна. Солитонууд тоглосон бололтой чухал үүрэгорчлон ертөнцийн хувьслын үед. Олон физикчдийг эдүгээ энгийн бөөмсийг (протон гэх мэт) мөн солитон гэж үзэж болно гэсэн санааг гайхшруулж байна. Орчин үеийн онолууд энгийн бөөмсСоронзон цэнэгтэй солитонууд гэх мэт хараахан ажиглагдаагүй янз бүрийн солитонуудыг урьдчилан таамаглах!
Мэдээлэл хадгалах, дамжуулах зориулалттай солитоныг ашиглах ажил аль хэдийн эхэлж байна. Ирээдүйд эдгээр санааг хөгжүүлэх нь жишээлбэл харилцаа холбооны технологид хувьсгалт өөрчлөлтүүдийг авчирч магадгүй юм. Ер нь солитоны тухай сонсоогүй бол тун удахгүй сонсох болно. Энэхүү ном нь солитоныг хүртээмжтэй байдлаар тайлбарлах анхны оролдлогуудын нэг юм. Мэдээжийн хэрэг, өнөөдөр мэдэгдэж байгаа бүх солитонуудын талаар ярих боломжгүй бөгөөд оролдох нь ч үнэ цэнэтэй зүйл биш юм. Тиймээ, энэ шаардлагагүй.
Үнэн хэрэгтээ хэлбэлзэл гэж юу болохыг ойлгохын тулд байгальд тохиолддог олон янзын хэлбэлзлийн үзэгдлүүдтэй танилцах шаардлагагүй юм. техник. Чичиргээний шинжлэх ухааны үндсэн санааг хамгийн энгийн жишээн дээр ойлгоход хангалттай. Жишээлбэл, бүх жижиг хэлбэлзэл нь хоорондоо төстэй бөгөөд хананы цагны пүрш эсвэл дүүжин дээрх жин хэрхэн хэлбэлздэгийг ойлгоход хангалттай юм. Жижиг хэлбэлзлийн энгийн байдал нь тэдгээрийн шугаман байдалтай холбоотой байдаг - жин буюу дүүжинг тэнцвэрийн байрлал руу буцаах хүч нь энэ байрлалаас хазайсантай пропорциональ байна. Шугаман байдлын чухал үр дагавар нь хэлбэлзлийн давтамж нь тэдгээрийн далайцаас (муж) үл хамаарах байдал юм.
Хэрэв шугаман байдлын нөхцлийг зөрчсөн бол хэлбэлзэл нь илүү олон янз байдаг. Гэсэн хэдий ч цаг, зүрх, саксофон, цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн генератор гэх мэт янз бүрийн системийн ажиллагааг ойлгож болохуйц шугаман бус хэлбэлзлийн зарим төрлийг ялгаж салгаж болно ...
Шугаман бус хэлбэлзлийн хамгийн чухал жишээг бид жижиг далайцаар хязгаарлахгүй, савлуурыг зөвхөн дүүжлэхээс гадна эргэлдүүлэхээр зохион байгуулбал ижил дүүжингийн хөдөлгөөнүүд юм. Савлууртай сайн харьцсанаар солитоны бүтцийг ойлгох боломжтой болсон нь гайхалтай юм! Чухам энэ замаар л уншигч бид солитон гэж юу байдгийг ойлгохыг хичээх болно.
Хэдийгээр энэ нь солитонууд амьдардаг улс руу хүрэх хамгийн хялбар зам боловч олон бэрхшээл биднийг хүлээж байгаа бөгөөд солитоныг үнэхээр ойлгохыг хүсч буй хүн тэвчээртэй байх ёстой. Эхлээд та дүүжингийн шугаман хэлбэлзлийг судалж, дараа нь эдгээр хэлбэлзэл ба шугаман долгионы хоорондын холбоог ойлгох, ялангуяа шугаман долгионы тархалтын мөн чанарыг ойлгох хэрэгтэй. Энэ тийм ч хэцүү биш. Шугаман бус хэлбэлзэл ба шугаман бус долгионы хоорондын хамаарал нь илүү төвөгтэй бөгөөд нарийн байдаг. Гэсэн хэдий ч бид үүнийг нарийн төвөгтэй математикгүйгээр тайлбарлахыг хичээх болно. Бид зөвхөн нэг төрлийн солитоныг хангалттай төлөөлж чаддаг бол үлдсэнийг нь аналогиар авч үзэх шаардлагатай болно.
Уншигч та энэ номыг танихгүй газар руу аялж, нэг хоттой дэлгэрэнгүй танилцаж, бусад газруудаар алхаж, шинэ бүхнийг харж, аль хэдийн чадсан зүйлтэйгээ холбохыг хичээгээрэй. ойлгох. Та нэг хотыг хангалттай сайн мэддэг байх хэрэгтэй, эс тэгвээс харь орны хэл, ёс заншил, ёс заншлыг мэдэхгүйн улмаас хамгийн сонирхолтой нь алга болох эрсдэлтэй.
За, замдаа, уншигч! Энэхүү "албагар бүлгүүдийн цуглуулга" нь хэлбэлзэл, долгион, солитонууд амьдардаг илүү алаг, олон янзын улс орны хөтөч байх болтугай. Энэхүү гарын авлагыг ашиглахад хялбар болгохын тулд эхлээд юуг агуулдаг, юу агуулаагүй талаар хэдэн үг хэлэх хэрэгтэй.
Танихгүй улс руу явахдаа эхлээд газар зүй, түүхтэй нь танилцах нь зүйн хэрэг. Манай улсын хувьд энэ нь бараг л адилхан, учир нь энэ улсын судалгаа үнэндээ дөнгөж эхэлж байгаа бөгөөд бид түүний хил хязгаарыг ч мэдэхгүй байна.
Номын эхний хэсэгт ганцаарчилсан долгионы түүхийг тоймлон, түүний талаархи үндсэн санааг багтаасан болно. Дараа нь эхлээд харахад усны гадаргуу дээрх дан долгионтой огт адилгүй зүйл - эргүүлэг, мэдрэлийн импульсийн тухай өгүүлдэг. Тэдний судалгаа мөн өнгөрсөн зуунд эхэлсэн боловч солитонтой харилцах харилцаа саяхан бий болсон.
Уншигч сүүлийн бүлэгт хүрэхийн тулд тэвчээртэй байвал энэ холболтыг үнэхээр ойлгож чадна. Тэр зарцуулсан хүчин чармайлтаа нөхөх замаар цунами, ойн түймэр, антициклон, нарны толбо, хуурамчаар үйлдэх явцад металлын хатуурал, төмрийн соронзлол гэх мэт өөр өөр үзэгдлүүдийн дотоод гүн гүнзгий холбоог олж харах боломжтой болно.
Гэхдээ эхлээд бид өнгөрсөн үе рүү, 19-р зууны эхний хагаст, зөвхөн бидний үед бүрэн эзэмшсэн санаанууд гарч ирэхэд хэсэг хугацаанд орох хэрэгтэй болно. Өнгөрсөн хугацаанд бид юуны түрүүнд хэлбэлзэл, долгионы тухай сургаалийн түүх, үүний цаана дараа нь солитоны шинжлэх ухааны үндэс болсон үзэл санаа хэрхэн үүсч, хөгжиж, хүлээн зөвшөөрөгдөж байсан талаар сонирхох болно. Бид санаа бодлын хувь заяаг сонирхож, бүтээгчдийн хувь заяаг сонирхох болно. Альберт Эйнштейний хэлснээр физикийн түүх бол жүжиг, үзэл бодлын жүжиг юм. Энэхүү жүжигт “...шинжлэх ухааны онолын хувь заяа өөрчлөгдөж буйг дагах нь сургамжтай. Тэд хүмүүсийн хувь заяаг өөрчлөхөөс илүү сонирхолтой байдаг, учир нь тэдгээр нь хүн бүрд үхэшгүй мөнхийн зүйл, ядаж л мөнхийн үнэний нэг хэсэг байдаг.
*) Эдгээр үгс нь Брауны хөдөлгөөний онолыг бүтээгчдийн нэг, Польшийн физикч Мариан Смолуховскийнх юм. Уншигчид А.Эйнштейн, Т.Инфельд нарын "Физикийн хувьсал" хэмээх гайхалтай алдартай номноос (Москва: GTTI, 1956) зарим физикийн үндсэн санаа (долгион, бөөмс, талбар, харьцангуйн гэх мэт) хэрхэн хөгжиж байгааг дагаж болно.
Гэсэн хэдий ч эдгээр санааг бүтээгчдийг дурдахгүй байх нь буруу бөгөөд энэ номонд алдартай эрдэмтэн болсон эсэхээс үл хамааран тодорхой үнэ цэнэтэй санаа бодлыг анх илэрхийлсэн хүмүүст ихээхэн анхаарал хандуулсан болно. Зохиолч ялангуяа үе үеийнхэн, үр хойчдоо төдийлөн үнэлэгддэггүй хүмүүсийн нэрийг мартахаас гадна нэлээд алдартай эрдэмтдийн бага зэрэг мэддэг бүтээлүүдийг эргэн санахыг хичээсэн. (Жишээ нь, уншигчдын өргөн хүрээнийхэнд төдийлөн танигдаагүй, солитонтой ямар нэг байдлаар холбоотой санаа бодлоо илэрхийлсэн хэд хэдэн эрдэмтдийн амьдралыг энд өгүүлсэн болно; зөвхөн бусад хүмүүсийн талаар товч мэдээлэл өгсөн болно.)
Энэ ном сурах бичиг биш, шинжлэх ухааны түүхийн сурах бичиг ч биш. Түүнд оруулсан бүх түүхэн мэдээллийг үнэн зөв, бодитойгоор танилцуулаагүй байж магадгүй юм. Хэлбэлзэл ба долгионы онол, ялангуяа шугаман бус онолын түүхийг хангалттай судлаагүй байна. Солитонуудын түүх хараахан бичигдээгүй байна. Зохиогчийн өөр өөр газар цуглуулсан энэ түүхийн оньсогоны хэсгүүд нь илүү нухацтай судлахад хэн нэгэнд хэрэг болох байх. Номын хоёрдугаар хэсэгт бид солитонтой хангалттай гүнзгий танилцахад шаардлагатай хэлбэр, эзэлхүүний шугаман бус хэлбэлзэл ба долгионы физик, математикийн талаар голчлон анхаарах болно.
Хоёр дахь хэсэг нь харьцангуй их хэмжээний математиктай. Уншигчид дериватив гэж юу болох, үүсмэлийг ашиглан хурд, хурдатгалыг хэрхэн илэрхийлдэг талаар нэлээд сайн ойлголттой болсон гэж үздэг. Мөн зарим тригонометрийн томъёог санах хэрэгтэй.
Та математикгүйгээр огт хийж чадахгүй, гэхдээ үнэндээ бидэнд Ньютоны мэддэг зүйлээс арай илүү зүйл хэрэгтэй болно. Одоогоос хоёр зуун жилийн өмнө Францын гүн ухаантан, сурган хүмүүжүүлэгч, сургуулийн сургалтын шинэчлэгчдийн нэг Жан Антуан Кондорсе: “Одоо нэгэн залуу сургуулиа төгсөөд математикийн хичээлээр Ньютоны гүн гүнзгий судалсны дүнд олж авсан эсвэл нээсэнээс илүү ихийг мэддэг болсон. түүний суут ухаан; тэр тооцооллын хэрэгслийг хялбархан ашиглахыг мэддэг, дараа нь хүрдэггүй. Бид Кондорсегийн алдартай сургуулийн сурагчдад санал болгосон зүйлд Эйлер, Бернуллигийн гэр бүл, д'Аламберт, Лагранж, Коши нарын хэд хэдэн амжилтыг нэмж оруулах болно. Энэ нь солитоны орчин үеийн физик ойлголтыг ойлгоход хангалттай юм. Солитонуудын орчин үеийн математикийн онолыг хэлэлцдэггүй - энэ нь маш төвөгтэй юм.
Гэсэн хэдий ч энэ номонд бид математикийн хичээлээс шаардлагатай бүх зүйлийг эргэн санах болно, үүнээс гадна томьёог ойлгохыг хүсдэггүй эсвэл ойлгох цаг завгүй байгаа уншигч зөвхөн физик санааг дагаж, тэдгээрийг гүйлгэж үзэх боломжтой. Уншигчийг төв замаас холдуулах илүү хэцүү эсвэл жижиг хэвлэмэл хэлбэрээр бичсэн байна.
Хоёрдахь хэсэг нь чичиргээ, долгионы тухай сургаалын талаар зарим санааг өгдөг боловч олон чухал, сонирхолтой санаануудыг ярьдаггүй. Эсрэгээр, солитоныг судлахад юу шаардлагатайг нарийвчлан тайлбарласан болно. Хэлбэлзэл, долгионы ерөнхий онолтой танилцахыг хүссэн уншигч та бусад номыг сонирхоорой. Солитонууд нь ийм ялгаатай холбоотой байдаг
Энд хэтэрхий товч дурдагдсан зарим үзэгдэл, санаатай илүү нарийвчилсан танилцахын тулд зохиогч бусад номуудыг санал болгох олон тохиолдолд шинжлэх ухаанд хандсан. Ялангуяа Квантын номын сангийн бусад асуудлуудыг авч үзэх нь зүйтэй бөгөөд эдгээрийг байнга иш татдаг.
Гурав дахь хэсэг нь 50 жилийн өмнө шинжлэх ухаанд нэвтэрч, эмэгтэй хүний ​​ганц долгионоос хамааралгүй, талст дахь мултралтай холбоотой нэг төрлийн солитонуудын талаар дэлгэрэнгүй бөгөөд тууштай өгүүлдэг. Эцсийн бүлэгт бүх солитонуудын хувь заяа хэрхэн гаталж, төрсөн болохыг харуулсан ерөнхий санаасолитон ба солитон төст объектуудын тухай. Эдгээр ерөнхий санааг бий болгоход компьютер онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн. Солитоныг хоёр дахь удаагаа төрөхөд хүргэсэн компьютерийн тооцоолол нь компьютерийг зөвхөн тооцоололд төдийгүй шинжлэх ухаанд үл мэдэгдэх шинэ үзэгдлүүдийг нээхэд ашигласан тоон туршилтын анхны жишээ байв. Компьютер дээрх тоон туршилтууд нь маш их ирээдүйтэй байх нь дамжиггүй бөгөөд тэдгээрийг хангалттай нарийвчлан тайлбарласан болно.
Дараа нь бид зарим зүйлийн талаар ярих болно орчин үеийн санаануудСолитоны тухай. Энд үзэсгэлэн аажмаар улам бүр товч болж, Бэлгийн сүүлийн догол мөрүүд. 7 Солитоны шинжлэх ухаан хөгжиж буй чиглэлүүдийн талаархи ерөнхий ойлголтыг өгдөг. Энэхүү маш богино аялалын зорилго нь өнөөгийн шинжлэх ухааны талаар ойлголт өгөх, ирээдүйг бага зэрэг харах явдал юм.
Уншигч өөрт нь толилуулсан алаг зурган дээрх дотоод логик, эв нэгдлийг олж харж чадвал зохиолчийн өмнөө тавьсан гол зорилго биелэх болно. Энэхүү номын онцгой үүрэг бол солитон ба түүний түүхийн талаар ярих явдал юм. Энэхүү шинжлэх ухааны санааны хувь заяа олон талаараа ер бусын мэт санагдаж байгаа ч гүнзгий эргэцүүлэн бодоход өнөөгийн бидний нийтлэг баялаг болсон олон шинжлэх ухааны санаанууд багагүй бэрхшээлгүйгээр төрж, хөгжиж, хүлээн зөвшөөрөгдсөн байдаг.
Үүнээс үүдэн энэхүү номын илүү өргөн хүрээтэй зорилт гарч ирэв - солитоны жишээн дээр шинжлэх ухаан ерөнхийдөө хэрхэн ажилладаг, олон үл ойлголцол, буруу ойлголт, алдааны дараа хэрхэн үнэнд хүрдэгийг харуулахыг оролдсон. Шинжлэх ухааны гол зорилго нь ертөнцийн талаар үнэн зөв, бүрэн мэдлэг олж авах явдал бөгөөд энэ зорилгод ойртсон цагт л хүмүүст ашиг тусаа өгөх болно. Энд хамгийн хэцүү зүйл бол бүрэн дүүрэн байдал юм. Шинжлэх ухааны онолын үнэн нь эцсийн дүндээ туршилтаар тогтоогддог. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухааны шинэ санаа, шинэ үзэл баримтлалыг хэрхэн гаргаж ирэхийг хэн ч бидэнд хэлж чадахгүй, үүний тусламжтайгаар урьд өмнө нь тусгаарлагдсан эсвэл бүр бидний анхаарлыг татахгүй байсан үзэгдлийн ертөнц бүхэлдээ шинжлэх ухааны мэдлэгийн хүрээнд орж ирдэг. Солитонгүй ертөнцийг төсөөлж болох ч энэ нь аль хэдийн өөр, ядуу ертөнц байх болно. Солитоны санаа нь бусад томоохон шинжлэх ухааны санаануудын нэгэн адил ашиг тусаа өгдөг учраас үнэ цэнэтэй зүйл биш юм. Энэ нь бидний ертөнцийн талаарх ойлголтыг улам баяжуулж, өнгөцхөн харцнаас зайлсхийдэг түүний дотоод гоо үзэсгэлэнг илчилдэг.
Зохиолч, ялангуяа яруу найрагч, хөгжмийн зохиолчийн бүтээлтэй холбоотой, бидний мэдрэхүйд илүү хүртээмжтэй газруудад ертөнцийн зохицол, гоо үзэсгэлэнг илчилдэг эрдэмтний бүтээлийн энэ талыг уншигчдад дэлгэхийг хүссэн юм. Эрдэмтний ажилд зөвхөн мэдлэг төдийгүй төсөөлөл, ажиглалт, эр зориг, хичээл зүтгэл хэрэгтэй. Магадгүй энэ ном нь хэн нэгэнд санаа бодлыг нь дүрсэлсэн шинжлэх ухааны сонирхолгүй хүлэг баатруудыг дагахад, эсвэл ядаж тэдний сэтгэлгээг уйгагүй ажиллуулж, олсон зүйлдээ хэзээ ч сэтгэл ханамжгүй ажиллаж байсныг эргэцүүлэн бодож, ойлгохыг оролдоход туслах болов уу. Зохиогч тэгж найдахыг хүсч байгаа ч харамсалтай нь "бидний үг хэрхэн хариулахыг урьдчилан таамаглах нь бидэнд өгөгддөггүй ..." Зохиогчийн санаанаас юу болсон бэ гэвэл уншигчийг шүүнэ.

СОЛИТОНЫ ТҮҮХ

Шинжлэх ухаан! чи саарал цагийн хүүхэд!
Ил тод нүдээр бүх зүйлийг өөрчлөх.
Яруу найрагчийн зүүдийг яагаад үймүүлж байгаа юм бэ...
Эдгар По

150 жилийн өмнө буюу 1834 оны 8-р сард Эдинбургийн ойролцоо хүнтэй уулзсан анхны албан ёсоор тэмдэглэгджээ. Энэ уулзалт анх харахад санамсаргүй байсан. Хүн үүнд тусгайлан бэлдээгүй бөгөөд бусад хүмүүст тохиолддог үзэгдлийн ер бусын зүйлийг олж харахын тулд түүнээс онцгой шинж чанаруудыг шаарддаг байсан ч гайхах зүйл анзаардаггүй байв. Жон Скотт Рассел (1808 - 1882) яг ийм чанаруудыг бүрэн эзэмшсэн байв. Тэрээр солитон*-той учирсан тухайгаа шинжлэх ухааны хувьд үнэн зөв, тод дүрслэлийг яруу найраггүйгээр үлдээгээд зогсохгүй өөрийнх нь төсөөлөлд хүрсэн энэ үзэгдлийг судлахад амьдралынхаа олон жилийг зориулжээ.
*) Тэр үүнийг орчуулгын давалгаа (шилжүүлэлт) эсвэл их ганцаарчилсан давалгаа (их ганцаарчилсан давалгаа) гэж нэрлэсэн. Ганц бие гэдэг үгнээс "солитон" гэсэн нэр томъёо хожим үүссэн.
Расселын үеийнхэн түүний урам зоригийг хуваалцаагүй бөгөөд ганцаарчилсан давалгаа олны танил болсонгүй. 1845-1965 он хүртэл хорин араваас илүүгүй хэвлэгдсэн шинжлэх ухааны бүтээлүүд, ко-литонуудтай шууд холбоотой. Гэвч энэ хугацаанд солитоны ойрын төрөл төрөгсдийг олж, хэсэгчлэн судалж байсан боловч солитон үзэгдлийн түгээмэл шинж чанарыг ойлгоогүй, Расселын нээлтийг бараг санадаггүй байв.
Сүүлийн хорин жилийн хугацаанд солитоны шинэ амьдрал эхэлсэн бөгөөд энэ нь үнэхээр олон талт, хаа сайгүй тархсан байв. Жил бүр физик, математик, гидромеханик, астрофизик, цаг уур, далай судлал, биологийн салбарт солитонуудын тухай олон мянган эрдэм шинжилгээний бүтээл хэвлэгддэг. Солитонуудад тусгайлан зориулсан эрдэм шинжилгээний бага хурлууд зохион байгуулагдаж, тэдний тухай ном зохиол бичигдэж, солитонуудын сонирхолтой агнах ажилд эрдэмтдийн тоо нэмэгдсээр байна. Товчхондоо, ганцаардлын давалгаа нь тусгаарлагдмал байдлаас гарч, илүү агуу амьдрал руу шилжсэн.
Солитонд дурласан Рассел хүртэл таамаглаж чадаагүй, солитоны хувь заяаны энэхүү гайхалтай эргэлт хэрхэн, яагаад тохиолдсоныг уншигч түүнд энэ номыг дуустал нь унших тэвчээр байгаа эсэхийг мэдэх болно. Энэ хооронд тэр үеийн шинжлэх ухааны уур амьсгалыг төсөөлөхийн тулд 1834 он руу оюун ухаанаараа аялахыг оролдъё. Энэ нь Расселын үеийн хүмүүсийн түүний санаа бодол, солитоны цаашдын хувь заяаны талаар илүү сайн ойлгоход тусална. Бидний өнгөрсөн үе рүү хийсэн аялал нь зайлшгүй байх ёстой бөгөөд бид солитонтой шууд болон шууд бусаар холбогдсон үйл явдал, санаануудтай голчлон танилцах болно.

1-р бүлэг
150 ЖИЛИЙН ӨМНӨ

19-р зуун, төмөр,
Вонстию харгис нас ...
А.Блок

Бидний ядуу нас - үүн рүү хичнээн их дайралт хийдэг, тэд үүнийг ямар мангас гэж үздэг! Төмөр зам, уурын хөлөг онгоцны төлөө - энэ бол түүний эхийг төдийгүй орон зай, цаг хугацааны агуу ялалт юм.
В.Г.Белинский

Тиймээс өнгөрсөн зууны эхний хагаст Наполеоны дайн, нийгмийн өөрчлөлт, хувьсгал төдийгүй шинжлэх ухааны нээлтүүд гарч ирсэн бөгөөд үүний ач холбогдол нь хэдэн арван жилийн дараа аажмаар илчлэв. Тэр үед цөөхөн хүн эдгээр нээлтүүдийн талаар мэддэг байсан бөгөөд цөөхөн хүн л хүн төрөлхтний ирээдүйд тэдний агуу үүргийг урьдчилан харж чаддаг байв. Одоо бид эдгээр нээлтүүдийн хувь заяаны талаар мэдэж байгаа бөгөөд орчин үеийн хүмүүсийн ойлголтын бэрхшээлийг бүрэн дүүрэн үнэлэх боломжгүй болно. Гэсэн хэдий ч төсөөлөл, ой санамжаа чангалж, цаг хугацааны давхаргыг даван туулахыг хичээцгээе.
1834 он... Одоог хүртэл утас, радио, телевиз, машин, онгоц, пуужин, хиймэл дагуул, компьютер, цөмийн эрчим хүч гэх мэт зүйл байхгүй. Таван жилийн өмнө анхны төмөр зам баригдаж, усан онгоцнууд дөнгөж баригдаж эхэлжээ. Хүмүүсийн хэрэглэдэг эрчим хүчний гол төрөл бол халсан уурын энерги юм.
Гэсэн хэдий ч 20-р зууны техникийн гайхамшгуудыг бүтээхэд хүргэх санаанууд аль хэдийн боловсорч байна. Энэ бүхэнд бараг зуун жил шаардагдана. Үүний зэрэгцээ шинжлэх ухаан их дээд сургуулиудад төвлөрсөн хэвээр байна. Нарийн мэргэшлийн цаг хараахан болоогүй, физик нь тусдаа шинжлэх ухаан болон гарч ирээгүй байна. Их дээд сургуулиуд "байгалийн философи" (өөрөөр хэлбэл байгалийн шинжлэх ухаан) хичээл заадаг. физикийн хүрээлэн 1850 онд л бүтээгдэнэ.Тэр холын үед физикийн суурь нээлтүүдийг маш энгийн аргаар хийж болдог, гайхалтай төсөөлөл, ажиглалт, алтан гартай байхад л хангалттай.
Өнгөрсөн зууны хамгийн гайхалтай нээлтүүдийн нэг бол цахилгаан гүйдэл дамждаг утас, энгийн луужин ашиглан хийсэн. Энэ нээлтийг огт санамсаргүй гэж хэлж болохгүй. Расселын ахмад үеийнхэн болох Ханс Кристиан Эрстед (1777 - 1851) байгалийн янз бүрийн үзэгдлүүд, тэр дундаа дулаан, дуу чимээ, цахилгаан, соронзон * хоорондын холболтын талаархи санааг шууд утгаар нь авав. 1820 онд Соронзон ба "галванизм" болон цахилгааны хоорондын холбоог хайх тухай лекц уншиж байхдаа Эрстед луужингийн зүүтэй параллель утсаар гүйдэл дамжуулахад сум хазайдаг болохыг анзаарчээ. Энэхүү ажиглалт нь боловсролтой нийгэмд ихээхэн сонирхлыг төрүүлж, шинжлэх ухаанд Андре Мари Ампер (1775 - 1836) эхлүүлсэн нээлтүүдийн нуранги үүсгэв.
*) Цахилгаан ба соронзон үзэгдлүүдийн нягт уялдаа холбоог 18-р зууны төгсгөлд анх анзаарсан. Санкт-Петербургийн академич Франц Аэпинус.
1820 - 1825 оны алдартай цуврал бүтээлүүдэд. Ампер цахилгаан ба соронзонгийн нэгдсэн онолын үндэс суурийг тавьж, түүнийг электродинамик гэж нэрлэсэн. Дараа нь 1831 онд цахилгаан соронзон индукцийн ажиглалтаас эхлээд 1852 он гэхэд цахилгаан соронзон орны тухай ойлголт үүсэх хүртэл 30-40-аад оны үед хийсэн гайхалтай өөрийгөө сургасан Майкл Фарадейгийн (1791 - 1867) агуу нээлтүүд үргэлжилсэн. Фарадей ч гэсэн өөрийн үеийнхний төсөөллийг гайхшруулсан туршилтуудаа хамгийн энгийн арга хэрэгслээр хийсэн.
1853 онд дараа нь хэлэлцэх Херманн Хельмгольц бичжээ: "Би Англи болон Европын анхны физикч Фарадейтэй танилцаж чадсан ... Тэр хүүхэд шиг энгийн, эелдэг, мадаггүй зөв байдаг; Би ийм өхөөрдөм хүнтэй уулзаж байгаагүй... Тэр үргэлж тусалж, үзэх ёстой бүх зүйлийг надад харуулсан. Гэхдээ хуучин мод, утас, төмөр нь түүний агуу нээлтүүдэд үйлчилдэг тул эргэн тойрноо бага зэрэг харах хэрэгтэй байв.
Одоогийн байдлаар электрон нь тодорхойгүй байна. Фарадей электролизийн хуулиудыг нээсэнтэй холбогдуулан 1834 онд аль хэдийн энгийн цахилгаан цэнэг байдаг гэж сэжиглэж байсан ч түүний оршин тогтнох нь зөвхөн зууны төгсгөлд шинжлэх ухааны үндэслэлтэй нотлогдсон баримт болж, "электрон" гэсэн нэр томьёо өөрөө гарч ирэх болно. 1891 онд.
Цахилгаан соронзонгийн бүрэн математикийн онол хараахан бүтээгдээгүй байна. Үүнийг бүтээгч Жеймс Кларк Максвелл 1834 онд гуравхан настай байсан бөгөөд манай түүхийн баатар байгалийн гүн ухааны талаар лекц уншдаг Эдинбург хотод өсч торниж байна. Энэ үед онолын болон туршилтын гэж хуваагдаж амжаагүй байгаа физикийг дөнгөж математикчлуулж эхэлж байна. Тиймээс Фарадей бүтээлдээ анхан шатны алгебрыг ч ашиглаагүй. Хэдийгээр Максвелл "Зөвхөн Фарадейгийн санаануудыг төдийгүй математикийн аргуудыг баримталдаг" гэж хожим хэлэх байсан ч энэ мэдэгдлийг Максвелл Фарадейгийн санааг орчин үеийн математикийн хэл рүү хөрвүүлж чадсан гэдэг утгаараа л ойлгож болно. . Тэрээр "Цахилгаан ба соронзизмын тухай трактат"-даа ингэж бичжээ.
"Магадгүй Фарадей орон зай, цаг хугацаа, хүчний тухай ойлголтыг сайн мэддэг байсан ч математикч биш байсан нь шинжлэх ухааны хувьд таатай нөхцөл байсан байх. Тиймээс тэрээр сонирхолтой, гэхдээ математикийн хэлбэрээр танилцуулсан тохиолдолд түүний нээлтийг шаарддаг цэвэр математикийн судалгаанд уруу татагдсангүй ... Тиймээс тэрээр өөрийн замаар явж, олж авсан баримтуудтай санаагаа уялдуулж чадсан. байгалийн, техникийн бус үг хэллэгийг ашиглан... Фарадейгийн бүтээлийг судалж эхэлснээр би түүний үзэгдлийг ойлгох арга нь ердийн математикийн тэмдэгт хэлбэрээр илэрхийлэгдээгүй ч математик шинж чанартай болохыг олж мэдсэн. Мөн энэ аргыг ердийн математик хэлбэрээр илэрхийлж, улмаар мэргэжлийн математикчдийн аргуудтай харьцуулж болохыг олж мэдсэн.
Надаас асуувал... энэ эрин үеийг төмрийн эрин гэж нэрлэх үү, эсвэл уур цахилгааны эрин гэж нэрлэх үү, бидний эрин үеийг механик ертөнцийг үзэх эрин гэж нэрлэх болов уу гэж эргэлзэлгүйгээр хариулъя...
Үүний зэрэгцээ, цэг ба хатуу биетүүдийн системийн механик, түүнчлэн шингэний хөдөлгөөний механик (гидродинамик) аль хэдийн үндсэндээ математикчлагдсан, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь үндсэндээ математикийн шинжлэх ухаан болсон байв. Цэгийн системийн механикийн асуудлуудыг энгийн дифференциал тэгшитгэлийн онол (Ньютоны тэгшитгэл - 1687, илүү ерөнхий Лагранжийн тэгшитгэл - 1788), гидромеханикийн асуудлуудыг дифференциал тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг онол болгон бүрэн бууруулсан. хэсэгчилсэн деривативууд (Эйлерийн тэгшитгэл - 1755). , Навьегийн тэгшитгэл - 1823). Энэ нь бүх ажил шийдэгдсэн гэсэн үг биш юм. Үүний эсрэгээр эдгээр шинжлэх ухаанд гүн гүнзгий, чухал нээлтүүд хийгдсэн бөгөөд урсгал нь өнөөг хүртэл хатаагүй байна. Физикийн үндсэн зарчмуудыг тодорхой томьёолж, математикийн хэл рүү хөрвүүлсэн үед механик, гидромеханик ердөө л ийм төлөвшилд хүрсэн.
Мэдээжийн хэрэг, эдгээр гүнзгий хөгжсөн шинжлэх ухаан нь шинэ физик үзэгдлийн онолыг бий болгох үндэс суурь болсон. Өнгөрсөн зууны эрдэмтний хувьд аливаа үзэгдлийг ойлгох нь механикийн хуулийн хэлээр тайлбарлах гэсэн үг юм. Тэнгэрийн механикийг шинжлэх ухааны онолыг тууштай барьж байгуулах жишээ гэж үздэг байв. Түүний хөгжлийн үр дүнг Пьер Саймон Лаплас (1749 - 1827) зууны эхний улиралд хэвлэгдсэн "Тэнгэрийн механикийн тухай таван боть зохиол"-д нэгтгэн дүгнэжээ. XVIII зууны аваргуудын ололт амжилтыг цуглуулж, нэгтгэсэн энэхүү бүтээл. -19-р зуунд "механик ертөнцийг үзэх үзэл" үүсэхэд Бернулли, Эйлер, Д'Аламберт, Лагранж, Лаплас нар өөрсдөө асар их нөлөө үзүүлсэн.
Мөн 1834 онд Ньютон, Лагранж нарын сонгодог механикийн эв найртай дүр төрхийг эцсийн цохилтоор нэмж оруулсан болохыг анхаарна уу - Ирландын алдарт математикч Уильям Роуэн Хамилтон (1805 - 1865) механикийн тэгшитгэлийг каноник хэлбэр гэж нэрлэв (дээр. С.И.Ожеговын толь бичигт "каноник" гэдэг нь "загвар болгон авсан, баттай тогтсон, хууль тогтоомжид нийцсэн" гэсэн утгатай) бөгөөд оптик ба механикийн хооронд ижил төстэй байдлыг олж илрүүлсэн. Гамильтоны каноник тэгшитгэлүүд нь энэ зууны төгсгөлд статистик механикийг бий болгоход онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд долгионы тархалт ба бөөмийн хөдөлгөөний хоорондох холбоог тогтоосон оптик-механик аналогийг манай зууны 20-иод онд ашигласан. квант онолыг бүтээгчид. Долгион ба бөөмсийн тухай ойлголт, тэдгээрийн хоорондын уялдаа холбоог анх удаа гүнзгийрүүлэн шинжилсэн Гамильтоны санаанууд солитоны онолд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.
Механик ба гидромеханикийн хөгжил, түүнчлэн уян харимхай биетүүдийн хэв гажилтын онол (уян хатан байдлын онол) нь технологийн хөгжлийн хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй. Ж.К.Максвелл мөн уян хатан байдлын онол, хөдөлгөөний тогтворжилтын онол, зохицуулагчийн үйл ажиллагааны хэрэглээ, бүтцийн механикийн талаар их зүйлийг авч үзсэн. Түүгээр ч зогсохгүй тэрээр цахилгаан соронзон онолыг боловсруулахдаа үлгэр жишээ загварт байнга ханддаг байсан: “... Уян биет болон наалдамхай шингэний шинж чанарыг сайтар судалж үзэхэд бидэнд ямар нэгэн механик дүрслэл өгөх аргыг олно гэж найдаж байна. цахилгаан төлөв ... (ажилтай харьцуулах: Уильям Томсон "Цахилгаан, соронзон ба гальваник хүчний механик дүрслэлийн тухай", 1847)".
Шотландын өөр нэг алдартай физикч Уильям Томсон (1824 - 1907) шинжлэх ухааны гавьяаныхаа төлөө Лорд Келвин цол хүртсэн нь ерөнхийдөө байгалийн бүх үзэгдлийг механик хөдөлгөөн болгон бууруулж, механикийн хуулийн хэлээр тайлбарлах ёстой гэж үздэг. Томсоны үзэл бодол Максвеллд, ялангуяа залуу насанд нь хүчтэй нөлөө үзүүлсэн. Максвеллийг сайн мэддэг, үнэлдэг Томсон түүний цахилгаан соронзон онолыг хамгийн сүүлд хүлээн зөвшөөрсөн хүмүүсийн нэг байсан нь гайхмаар. Энэ нь Петр Николаевич Лебедевийн гэрлийн даралтыг хэмжих алдартай туршилтуудын дараа л тохиолдсон (1899): "Би бүх насаараа Максвеллтэй тулалдсан ... Лебедев намайг бууж өгөхийг албадав ..."

Долгионы онолын эхлэл
Хэдийгээр шингэний хөдөлгөөнийг дүрсэлсэн үндсэн тэгшитгэлүүд XIX зууны 30-аад онд. аль хэдийн олж авсан, усан дээрх долгионы математик онолыг дөнгөж бий болгож эхэлсэн. Усны гадаргуу дээрх долгионы хамгийн энгийн онолыг Ньютон 1687 онд анх хэвлэгдсэн "Байгалийн философийн математикийн зарчмууд" номондоо өгсөн. 100 жилийн дараа Францын алдарт математикч Жозеф Луи Лагранж (1736 - 1813) энэхүү бүтээлээ " хүний ​​оюун санааны хамгийн агуу бүтээл." Харамсалтай нь энэ онол нь долгион дахь усны хэсгүүд зүгээр л дээш доош хэлбэлздэг гэсэн буруу таамаглал дээр үндэслэсэн юм. Ньютон усан дээрх долгионы талаар зөв тайлбар өгөөгүй ч асуудлыг зөв тавьж, түүний энгийн загвар нь бусад судалгааг бий болгосон. Лагранж анх удаа гадаргуугийн долгионы зөв хандлагыг олсон. Тэрээр усан дээр долгионы онолыг хоёр энгийн тохиолдолд хэрхэн бий болгох боломжтой болохыг ойлгосон - жижиг далайцтай долгионы хувьд ("жижиг долгион") болон гүн нь долгионы урттай харьцуулахад бага байдаг хөлөг онгоцны долгионы хувьд ("гүехэн"). "ус"), Лагранж бусад илүү ерөнхий математикийн асуудлуудыг сонирхож байсан тул долгионы онолын нарийвчилсан хөгжлийг судлаагүй.
Гол горхины гадаргуу дээрх долгионы тоглоомыг биширч, ямар ч долгионы оройн хэлбэрийг тооцоолох тэгшитгэлийг хэрхэн олох талаар боддог хүмүүс олон байдаг уу?
Удалгүй, тодорхойлсон тэгшитгэлийн нарийн бөгөөд гайхалтай энгийн шийдэл
усан дээрх давалгаа. Энэ бол гидромеханикийн тэгшитгэлийн анхны бөгөөд цөөхөн хэдэн шийдлийн нэгийг 1802 онд Чехийн эрдэмтэн, математикийн профессор олж авсан юм.
Прага Франтисек Йозеф Герстнер (1756 - 1832) *).
*) Заримдаа Ф.И.Герстнер Орост хэдэн жил амьдарсан хүү Ф.А.Герстнертэй андуурдаг. Түүний удирдлаган дор 1836-1837 онуудад. Орос улсад анхны төмөр зам баригдсан (Санкт-Петербургээс Царское Село хүртэл).
Зөвхөн "гүн усанд" үүсэх боломжтой Герстнер долгион (Зураг 1.1) -д долгионы урт нь хөлөг онгоцны гүнээс хамаагүй бага байх үед шингэний хэсгүүд тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг. Герстнерийн долгион нь судлагдсан анхны синусоид бус долгион юм. ШИНГЭН бөөмс тойрог хэлбэрээр хөдөлж байгаагаас үзэхэд усны гадаргуу нь циклоид хэлбэртэй байдаг гэж дүгнэж болно. (Грек хэлнээс "kyklos" - тойрог ба "эйдос" - хэлбэр), өөрөөр хэлбэл тэгш зам дээр дугуй эргэлдэж буй зарим цэгийг дүрсэлсэн муруй юм. Заримдаа энэ муруйг trochoid гэж нэрлэдэг (Грекийн "trochos" - дугуйнаас), Герстнерийн долгионыг trochoidal * гэж нэрлэдэг. Зөвхөн маш жижиг долгионы хувьд долгионы өндөр нь уртаас нь хамаагүй бага болоход циклоид нь синусоидтой төстэй болж, Герстнерийн долгион нь синусоид болж хувирдаг. Усны хэсгүүд тэнцвэрийн байрлалаасаа бага зэрэг хазайдаг ч тэд тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг бөгөөд Ньютоны үзэж байсанчлан дээш доош эргэлддэггүй. Ньютон ийм таамаглалын төөрөгдлийн талаар тодорхой мэдэж байсан боловч долгионы тархалтын хурдыг ойролцоогоор тооцоолоход ашиглах боломжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй: үнэн хэрэгтээ энэ нь шулуун шугамд тохиолддоггүй, харин ч тойрог хэлбэрээр, тиймээс би эдгээр албан тушаалд цаг хугацааг зөвхөн ойролцоогоор өгдөг гэдгийг баталж байна. Энд "хугацаа" нь цэг бүрт T хэлбэлзлийн үе юм; долгионы хурд v = %/T, K нь долгионы урт. Ньютон усан дээрх долгионы хурд нь -y/K-тэй пропорциональ гэдгийг харуулсан. Хожим нь бид энэ нь зөв үр дүн гэдгийг харж, Ньютон зөвхөн ойролцоогоор мэддэг байсан пропорциональ байдлын коэффициентийг олох болно.
*) Бид дугуйны ирмэг дээр байрлах цэгүүдээр дүрслэгдсэн циклоидыг муруй гэж нэрлэх бөгөөд трохоидуудыг - обуд ба тэнхлэгийн хоорондох цэгээр дүрсэлсэн муруйг нэрлэх болно.
Герстнерийн нээлтийг анзаарахгүй өнгөрөөсөнгүй. Тэр өөрөө долгионыг үргэлжлүүлэн сонирхож, далан, далан сувгийн практик тооцоонд онолоо ашигласан гэж хэлэх ёстой. Удалгүй усан дээрх долгионы лабораторийн судалгаа эхэлсэн. Үүнийг Веберийн залуу ах нар хийсэн.
Ахлагч Эрист Вебер (1795 - 1878) дараа нь анатоми, физиологи, ялангуяа мэдрэлийн системийн физиологид чухал нээлт хийсэн. Вильгельм Вебер (1804 - 1891) нь алдартай физикч бөгөөд физикийн судалгааны ажилд "математикчдын хяналт" К.Гаусын урт хугацааны хамтран зүтгэгч болжээ. Гауссын санал, туслалцаатайгаар тэрээр Гёттингений их сургуульд дэлхийн анхны физикийн лабораторийг байгуулжээ (1831). Хамгийн алдартай нь түүний цахилгаан ба соронзонгийн тухай бүтээлүүд, мөн Веберийн цахилгаан соронзон онол нь хожим Максвеллийн онолоор халагдсан. Тэрээр цахилгаан бодисын бие даасан бөөмс - "цахилгаан масс" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн анхны хүмүүсийн нэг (1846) бөгөөд атомыг гаригийн загвартай зүйрлэсэн атомын анхны загварыг санал болгосон. нарны систем. Вебер мөн Фарадейгийн материйн энгийн соронзны онолын үндсэн онолыг боловсруулж, тухайн үеийнхээ хувьд маш дэвшилттэй хэд хэдэн физик төхөөрөмжийг зохион бүтээжээ.
Эрнст, Вильгельм болон тэдний дүү Эдуард Вебер нар долгионыг нухацтай сонирхож эхлэв. Тэд жинхэнэ туршилтчид байсан бөгөөд "алхам бүрт" харагдах долгионы энгийн ажиглалт нь тэднийг хангаж чадахгүй байв. Тиймээс тэд энгийн багаж (Веберийн тавиур) хийсэн бөгөөд янз бүрийн өөрчлөлтүүдтэй бөгөөд өнөөг хүртэл усны долгионтой туршилт хийхэд ашигладаг. Хажуугийн шилэн хана бүхий урт хайрцаг, долгионыг өдөөх энгийн төхөөрөмж барьсны дараа тэд янз бүрийн долгион, түүний дотор Герстнерийн долгионы талаар өргөн хүрээтэй ажиглалт хийж, онолыг нь туршилтаар туршиж үзсэн. Тэд эдгээр ажиглалтын үр дүнг 1825 онд "Туршилтанд үндэслэсэн долгионы сургаал" нэртэй номондоо нийтлүүлсэн. Энэ нь янз бүрийн хэлбэрийн долгион, тэдгээрийн тархалтын хурд, долгионы урт ба өндөр хоорондын хамаарлыг системтэйгээр судалсан анхны туршилтын судалгаа бөгөөд ажиглалтын аргууд нь маш энгийн, овсгоотой, нэлээд үр дүнтэй байжээ. Жишээлбэл, долгионы гадаргуугийн хэлбэрийг тодорхойлохын тулд тэд царцсан шилийг доошлуулсан
хавтан. Долгион нь хавтангийн дунд хүрэхэд хурдан сугалж авдаг; энэ тохиолдолд долгионы урд хэсэг нь хавтан дээр нэлээд зөв дарагдсан байна. Долгионт хэлбэлзэж буй бөөмсийн замыг ажиглахын тулд тэд тавиурыг голын шаварлаг усаар дүүргэв. Saale болон хөдөлгөөнийг нүцгэн нүдээр эсвэл сул микроскопоор ажигласан. Ийм байдлаар тэд зөвхөн хэлбэр дүрсийг төдийгүй бөөмийн траекторийн хэмжээсийг тодорхойлсон. Тиймээс тэд гадаргуугийн ойролцоох траекторууд нь тойрогтой ойрхон байгааг олж мэдсэн бөгөөд ёроолд ойртох үед тэдгээр нь эллипс хэлбэртэй болдог; ёроолын ойролцоо хэсгүүд нь хэвтээ чиглэлд хөдөлдөг. Веберс усан болон бусад шингэн дээрх долгионы олон сонирхолтой шинж чанарыг олж илрүүлсэн.

Долгионы онолын ашиг тусын тухай
Хэн ч өөрийнхөө ашиг тусыг эрэлхийлдэггүй, харин хүн бүр бусдын ашиг тусыг эрэлхийлдэг.
Төлөөлөгч Паул
Үүнээс үл хамааран Лагранжийн санааг хөгжүүлэх нь голчлон Францын математикч Августин Луи Коши (1789 - 1857), Саймон Денис Пуассон (1781 - 1840) нарын нэрстэй холбоотой байв. Энэ ажилд манай нутаг нэгт Михаил Васильевич Остроградский (1801 - 1862) мөн оролцсон. Эдгээр алдартай эрдэмтэд шинжлэх ухааны төлөө маш их зүйл хийсэн; олон тооны тэгшитгэл, теорем, томьёо нь тэдний нэрийг авсан. Усны гадаргуу дээрх жижиг далайцтай долгионы математикийн онолын талаархи тэдний бүтээлүүд тийм ч алдартай биш юм. Ийм долгионы онолыг далай дахь зарим шуурганы давалгаа, хөлөг онгоцны хөдөлгөөн, гүехэн болон далайн давалгааны ойролцоох давалгаа зэрэгт хэрэглэж болно.Инженерийн практикт ийм долгионы математик онолын үнэ цэнэ нь тодорхой юм. Гэвч үүнтэй зэрэгцэн эдгээр практик асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд боловсруулсан математик аргуудыг хожим нь гидромеханикаас хол, огт өөр асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигласан. Бид "цэвэр" ("хэрэггүй") математиктай анх харахад математикийн "бүх идэштэн" болон математикийн асуудлыг шийдэхийн практик ашиг тусын ижил төстэй жишээнүүдтэй дахин дахин уулзах болно.
Энд зохиолч ганц дүр төрхтэй холбоотой нэг ангид зориулсан жижиг ухралтаас зайлсхийхэд хэцүү байдаг.
Остроградскийн хүсэл зоригийн онолын талаархи бүтээл. Энэхүү математикийн бүтээл нь шинжлэх ухаан, технологид алс холын ашиг тус авчирсан төдийгүй зохиолчийн хувь заяанд шууд бөгөөд чухал нөлөө үзүүлсэн бөгөөд энэ нь тийм ч их тохиолддоггүй. Оросын нэрт усан онгоц үйлдвэрлэгч, математикч, инженер, академич Алексей Николаевич Крылов (1863 - 1945) энэ үйл явдлыг хэрхэн дүрсэлсэнийг эндээс үзнэ үү. 1815 онд Парисын Шинжлэх Ухааны Академи хүсэл зоригийн онолыг Математикийн Гран При шагналын сэдэв болгосон. Тэмцээнд Коши, Пуассон нар оролцсон. Кошигийн өргөн цар хүрээтэй (300 орчим хуудас) дурсамжийн номыг шагнаж, Пуассоны дурсамжийг хүндэтгэх ёстой ... Үүний зэрэгцээ (1822), M.V. тэр Кличид (Парис дахь өртэй хүмүүсийн шоронд) хоригдож байв. Энд тэрээр "Цилиндр саванд байгаа хүсэл зоригийн онол"-ыг бичиж, дурсамж номоо Коши руу илгээсэн бөгөөд тэрээр энэ бүтээлийг баталж, Парисын Шинжлэх ухааны академид бүтээлдээ хэвлүүлэхээр бэлэглэсэн төдийгүй, баян биш байсан ч худалдаж авсан. Остроградскийг өртэй шоронгоос гаргаж, түүнийг Парисын лицейүүдийн нэгэнд математикийн багш болгохыг санал болгов. Остроградскийн хэд хэдэн математикийн бүтээлүүд түүнд Санкт-Петербургийн Шинжлэх ухааны академийн анхаарлыг татсан бөгөөд 1828 онд тэрээр Харьковын Их Сургуулийн оюутны гэрчилгээтэй, 1828 онд тус академийн гишүүнээр сонгогдож, дараа нь энгийн академичаар сонгогдож, түүнийг ажлаас нь халжээ. курсээ дуусгахгүйгээр.
Остроградский Украины язгууртнуудын ядуу гэр бүлд төрж, 16 настайдаа эцгийнхээ тушаалаар Харьковын их сургуулийн физик-математикийн факультетэд элсэн орсон гэдгийг нэмж хэлье. өөрийн хүсэл(Ой цэргийн хүн болохыг хүссэн), гэхдээ удалгүй түүний математикийн гайхалтай чадварууд гарч ирэв. 1820 онд тэрээр нэр дэвшигчийн шалгалтыг онц дүнтэй өгсөн боловч Ардын боловсрол, оюун санааны яамны сайд Кияз А.Н.Голицын түүнд нэр дэвшигчийн зэрэг олгохоос татгалзаад зогсохгүй өмнө нь олгосон их сургуулийн дипломыг хураан авчээ. Үүний үндэс нь түүнийг "бурхангүй, чөлөөт сэтгэлгээтэй" гэж буруутгаж, "зөвхөн очиж үзээгүй" гэж
философи, Бурханы тухай мэдлэг, Христийн шашны сургаалын талаархи лекцүүд. Үүний үр дүнд Остроградский Парис руу явж, Лаплас, Коши, Пуассон, Фурье, Ампер болон бусад нэрт эрдэмтдийн лекцэнд хичээнгүйлэн оролцов. Дараа нь Остроградский Парисын Шинжлэх Ухааны Академийн корреспондент гишүүн, Турины гишүүн,
Ромын болон Америкийн академи гэх мэт 1828 онд Остроградский Орос руу буцаж, Санкт-Петербургт буцаж ирээд I Николасын хувийн тушаалаар түүнийг цагдаагийн нууц хяналтанд авчээ *). Гэсэн хэдий ч энэ нөхцөл байдал Остроградскийн карьерт саад болоогүй бөгөөд тэрээр аажмаар маш өндөр албан тушаалд хүрсэн.
А.Н.Крыловын дурдсан долгионы тухай бүтээл 1826 онд Парисын Шинжлэх Ухааны Академийн бүтээлд хэвлэгдсэн. Энэ нь жижиг далайцтай долгион, өөрөөр хэлбэл Коши, Пуассуа нарын ажиллаж байсан асуудалд зориулагдсан болно. Остроградский дахин давалгааны судалгаанд буцаж ирээгүй. Цэвэр математикийн ажлуудаас гадна түүний Гамильтон механикийн талаархи судалгаа нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд энэ нь агаар дахь сумны хөдөлгөөнд шугаман бус үрэлтийн хүчний нөлөөллийг судлах анхны бүтээлүүдийн нэг юм (энэ асуудлыг аль эрт тавьсан юм.
*) Эзэн хаан I Николас ерөнхийдөө эрдэмтдэд үл итгэн, тэднийг бүгдийг нь үндэслэлгүй, чөлөөт сэтгэлгээтэй гэж үздэг байв.
Эйлер). Остроградский бол шугаман бус хэлбэлзлийг судлах хэрэгцээг олж мэдсэн анхны хүмүүсийн нэг бөгөөд савлуурын хэлбэлзлийн (Пуассоны асуудал) ойролцоогоор жижиг шугаман бус байдлыг харгалзан үзэх ухаалаг аргыг олсон. Харамсалтай нь тэрээр шинжлэх ухааны олон ажлуудаа хийж чадаагүй - сурган хүмүүжүүлэх ажилд хэт их хүчин чармайлт гаргаж, шинэ үеийн эрдэмтдийн замыг зассан. Зөвхөн үүний төлөө бид түүнд болон өнгөрсөн зууны эхэн үеийн Оросын бусад эрдэмтэд шаргуу хөдөлмөрөөрөө манай улсын шинжлэх ухааны ирээдүйн хөгжлийн үндэс суурийг бий болгосонд талархах ёстой.
Гэхдээ долгионы ашиг тусын тухай яриандаа эргэн орцгооё. Бид долгионы онолын санааг огт өөр үзэгдлүүдэд ашиглах гайхалтай жишээг өгч чадна. Бид цахилгаан ба соронзон харилцан үйлчлэлийн тархалтын үйл явцын долгионы шинж чанарын тухай Фарадейгийн таамаглалын тухай ярьж байна.
Фарадей амьдралынхаа туршид аль хэдийн алдартай эрдэмтэн болсон бөгөөд түүний болон түүний ажлын талаар олон судалгаа, алдартай ном бичсэн. Гэсэн хэдий ч Фарадей усан дээрх долгионыг нухацтай сонирхож байсныг өнөөдөр цөөхөн хүн мэддэг. Коши, Пуассон, Остроградский нарын мэддэг математик аргуудыг мэдэхгүй байсан тэрээр усан дээрх долгионы онолын үндсэн санааг маш тодорхой бөгөөд гүн гүнзгий ойлгосон. Сансарт цахилгаан ба соронзон орны тархалтын талаар бодоод тэрээр энэ үйл явцыг усан дээрх долгионы тархалттай зүйрлэн төсөөлөхийг оролдсон. Энэхүү зүйрлэл нь түүнийг цахилгаан ба соронзон харилцан үйлчлэлийн тархалтын хурдны хязгаарлагдмал байдал, энэ үйл явцын долгионы шинж чанарын тухай таамаглалд хүргэсэн бололтой. 1832 оны 3-р сарын 12-нд тэрээр эдгээр бодол санаагаа тусгай захидалдаа бичжээ: "Одоо Хааны нийгэмлэгийн архивт битүүмжилсэн дугтуйнд хадгалагдах шинэ үзэл бодол." Захидал дээр илэрхийлсэн санаанууд нь цаг хугацаанаасаа хамаагүй түрүүлж байсан бөгөөд үнэндээ цахилгаан соронзон долгионы тухай санаа анх удаа энд бичигдсэн байдаг. Энэ захидлыг Хатан хааны нийгэмлэгийн архивт оршуулсан бөгөөд үүнийг зөвхөн 1938 онд Эйдимо нээсэн бөгөөд Фарадей өөрөө үүнийг мартсан (тэр аажмаар ой санамж муудахтай холбоотой ноцтой өвчин туссан). Тэрээр захидлын гол санааг 1846 оны ажилд хожим нь тодорхойлсон.
Мэдээжийн хэрэг, өнөөдөр Фарадейгийн бодлын галт тэрэгний урсгалыг үнэн зөв сэргээх боломжгүй юм. Гэвч энэхүү гайхалтай захидлыг эмхэтгэхийн өмнөхөн усан дээрх долгионы талаар хийсэн эргэцүүлэл, туршилтууд нь түүний 1831 онд хэвлэгдсэн бүтээлд тусгагдсан байдаг. Энэ нь усны гадаргуу дээрх жижиг долгионуудыг, өөрөөр хэлбэл "хялгасан" долгионыг судлахад зориулагдсан болно (тэдгээрийн талаар дэлгэрэнгүйг 5-р бүлэгт авч үзэх болно). Тэднийг судлахын тулд тэрээр ухаалаг бөгөөд урьдын адил маш энгийн төхөөрөмжийг зохион бүтээжээ. Дараа нь Фарадейгийн аргыг Расселл хэрэглэж, хялгасан судасны долгионтой бусад нарийн, гэхдээ үзэсгэлэнтэй, сонирхолтой үзэгдлүүдийг ажигласан. Фарадей, Рассел нарын туршилтыг Рэйлигийн (Жон Уильям Стратт, 1842 - 1919) "Дууны онол" номын § 354 - 356-д тайлбарласан байгаа бөгөөд энэ нь 1877 онд анх хэвлэгдсэн боловч одоог хүртэл хуучираагүй бөгөөд танд маш их таашаал авчрах болно. уншигч (орос орчуулгатай). Рэйли хэлбэлзэл, долгионы онолын талаар маш их зүйл хийсэн төдийгүй ганцаарчилсан долгионыг таньж, үнэлдэг хүмүүсийн нэг юм.

Тухайн үеийн гол үйл явдлуудын тухай
Шинжлэх ухааны дэвшлийг хэн нэгний чадвар, авхаалж самбаанаас хүлээх ёсгүй, харин бие биенээ залгамжилж буй олон үеийн тууштай үйл ажиллагаанаас хүлээх ёстой.
Ф.Бэкон
Үүний зэрэгцээ, тэр үеийн шинжлэх ухааны дүр зураг хэтэрхий өрөөсгөл байсан ч бид бага зэрэг сунжирсан түүхэн аялалаа дуусгах цаг болжээ. Үүнийг ямар нэгэн байдлаар засахын тулд шинжлэх ухааны түүхчдийн хамгийн чухал гэж үздэг байсан тэр он жилүүдэд болсон үйл явдлуудыг товч дурдъя. Өмнө дурьдсанчлан, механикийн бүх үндсэн хууль, тэгшитгэлийг 1834 онд бидний одоогийн хэрэглэж буй хэлбэрээр томъёолсон. Зууны дунд үе гэхэд шингэн ба уян биетүүдийн хөдөлгөөнийг тодорхойлсон үндсэн тэгшитгэлүүд (гидродинамик ба уян хатан байдлын онол) бичигдэж, нарийвчлан судалж эхэлсэн. Бидний харж байгаагаар шингэн болон уян биет дэх долгион нь олон эрдэмтдийн сонирхлыг татсаар ирсэн. Гэхдээ энэ үед физикчдийг гэрлийн долгион илүү их татсан.
*) Эдгээр долгионууд нь усны гадаргуугийн хурцадмал хүчнүүдтэй холбоотой байдаг. Ижил хүчнүүд нь хамгийн нимгэн, үс шиг нимгэн хоолойд ус өргөхөд хүргэдэг (Латин үг capillus үс).
Энэ зууны эхний улиралд Томас Янг (1773 - 1829), Августин Жан Френель (1788 - 1827), Доминик Франсуа Араго (1786 - 1853) нарын авьяас, эрч хүчний ачаар гэрлийн долгионы онол ялалт байгуулав. Долгионы онолыг эсэргүүцэгчдийн дунд Лаплас, Пуассон зэрэг алдартай эрдэмтэд байсан тул ялалт амаргүй байв. Парисын Шинжлэх Ухааны Академийн комиссын хурал дээр Араго долгионы онолыг эцэслэн баталсан эгзэгтэй туршилтыг хийж, Френелийн уралдаанд ирүүлсэн гэрлийн дифракцийн талаархи ажлыг хэлэлцсэн байна. Комиссын илтгэлд үүнийг дараах байдлаар тайлбарлав: “Манай комиссын гишүүдийн нэг эрхэм Пуассон зохиогчийн мэдээлсэн интегралаас том тунгалаг дэлгэцийн сүүдрийн төв нь дараах байдалтай байх ёстой гэсэн гайхалтай үр дүнг гаргажээ. дэлгэц байхгүй байсан мэт гэрэлтсэн ... Энэ үр дагавар нь шууд туршлагаар батлагдсан бөгөөд ажиглалт эдгээр тооцоог бүрэн баталсан.
Энэ нь 1819 онд болсон бөгөөд дараа жил нь Эрстэдийн өмнө дурдсан нээлт нь шуугиан тарьсан юм. Эрстэдийн "Соронзон зүү дээрх цахилгаан мөргөлдөөний үйлчлэлтэй холбоотой туршилтууд" бүтээлийг хэвлэн нийтэлсэн нь цахилгаан соронзон долгионы туршилтыг бий болгосон. Энэ ажилд Ампер хамгийн их хувь нэмэр оруулсан гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Эрстэдийн бүтээл 7-р сарын сүүлчээр Копенгагенд хэвлэгдсэн, 9-р сарын эхээр Араго Парист энэхүү нээлтээ зарлаж, 10-р сард алдартай Биот-Саварт-Лаплас хууль гарч ирэв. 9-р сарын сүүлээс хойш Ампер бараг долоо хоног бүр (!) шинэ үр дүнгийн тайлангуудыг үзүүлэв. Фарадейгийн өмнөх үеийн цахилгаан соронзон нөлөөний үр дүнг Амперын "Зөвхөн туршлагаас үүдэлтэй электродинамик үзэгдлийн онол" номонд нэгтгэн дүгнэжээ.
Харилцаа холбооны хэрэгсэл нь өнөөгийнхөөс арай төгс бус байсан ч нийт хүмүүсийн сонирхлыг татсан үйл явдлуудын тухай тухайн үед мэдээ хэр хурдан тархаж байсныг анзаараарай (телеграф харилцааны санааг 1829 онд Ампер дэвшүүлсэн бөгөөд 1844 он хүртэл анхных нь болсон юм. телеграф Хойд Америкт арилжааны телеграфын шугам ажиллаж эхэлсэн). Фарадейгийн туршилтын үр дүн маш хурдан олны танил болсон. Гэсэн хэдий ч түүний туршилтыг тайлбарласан Фарадейгийн онолын санаанууд (хүчний шугам, электротоник төлөв, өөрөөр хэлбэл цахилгаан соронзон орон гэсэн ойлголт) тархсан талаар үүнийг хэлж болохгүй.
Фарадейгийн санааны гүн гүнзгий байдлыг хамгийн түрүүнд үнэлж, түүнд тохирсон математик хэлийг олж чадсан Максвелл байв.
Гэхдээ энэ нь аль хэдийн зууны дунд үед болсон. Уншигчид Фарадей, Ампер хоёрын санааг яагаад ингэж өөрөөр хүлээж авсан бэ гэж асууж магадгүй. Гол нь Амперын электродинамик аль хэдийн төлөвшсөн, "агаарт байсан" бололтой. Эдгээр санааг яг нарийн математикийн хэлбэрт оруулсан Амперын агуу гавьяаг үгүйсгэхгүйгээр Фарадейгийн санаанууд илүү гүнзгий бөгөөд хувьсгалч байсныг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Ойй "агаарт яаралгүй" зохиолчийнхоо бодол санаа, уран зөгнөлийн бүтээлч хүчээр төрсөн. Математикийн хувцас өмсөөгүй нь тэднийг ойлгоход хэцүү болгосон. Хэрэв Максвелл гарч ирээгүй бол Фарадейгийн санаанууд удаан хугацаанд мартагдах байсан байх.
Өнгөрсөн зууны эхний хагаст физикийн гурав дахь чухал чиг хандлага бол дулааны онолын хөгжлийн эхлэл юм. Дулааны үзэгдлийн онолын эхний алхамууд нь мэдээжийн хэрэг уурын хөдөлгүүрийн ажиллагаатай холбоотой байсан бөгөөд онолын ерөнхий санаанууд үүсэхэд хэцүү байсан бөгөөд шинжлэх ухаанд аажмаар нэвтэрч байв. Сади Карногийн (1796 - 1832) 1824 онд хэвлэгдсэн "Галын хөдөлгөгч хүч ба энэ хүчийг хөгжүүлэх чадвартай машинуудын талаархи эргэцүүлэл" хэмээх гайхалтай бүтээл нь огт анзаарагдаагүй байв. Тэрээр 1834 онд гарч ирсэн Клапейроны бүтээлийн ачаар л дурсагдсан боловч бүтээл нь орчин үеийн онолдулаан (термодинамик) - зууны хоёрдугаар хагасын асуудал.
Хоёр бүтээл нь бидний сонирхсон асуултуудтай нягт холбоотой. Тэдний нэг нь нэрт математикч, физикч, египет судлаач *) Жан Батист Жозеф Фурьегийн (1768 - 1830) "Дулааны аналитик онол" (1822), дулааны тархалтын асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан ном юм; Үүнд функцийг синусоид бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задлах аргыг (Фурье тэлэлт) нарийвчлан боловсруулж, физикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигласан. Математик физикийн бие даасан шинжлэх ухаан болж үүссэнийг ихэвчлэн энэ бүтээлээс тооцдог. Түүний хэлбэлзэл ба долгионы үйл явцын онолд үзүүлэх ач холбогдол нь асар их юм - зуу гаруй жилийн турш долгионы процессыг судлах гол арга нь нарийн төвөгтэй долгионыг энгийн синусоид долгион болгон задлах явдал байв.
*) Египетэд хийсэн Наполеоны кампанит ажлын дараа тэрээр "Египетийн тайлбар" -ыг эмхэтгэж, Египетийн эртний эд зүйлсийн жижиг боловч үнэ цэнэтэй цуглуулга цуглуулсан. Фурье египетологийг үндэслэгч, иероглиф бичгийн гайхалтай тайлагч залуу Жая-Фрайсуа Шамполоиагийн анхны алхмуудыг удирдан чиглүүлсэн. Томас Юнг мөн иероглифийг тайлах сонирхолтой байсан ч амжилтанд хүрээгүй. Физикийн чиглэлээр суралцсаны дараа энэ нь түүний гол хобби байсан байх.
(гармоник) долгион, эсвэл "гармоник" (хөгжмийн "гармони" -аас).
Өөр нэг бүтээл бол 1847 онд Берлинд түүний үүсгэн байгуулсан Физикийн нийгэмлэгийн хурал дээр хийсэн хорин зургаан настай И Эльмгольцын "Хүчийг хадгалах тухай" илтгэл юм. Херман Людвиг Фердинанд Хельмгольц (1821 - 1894) нь байгалийн хамгийн агуу эрдэмтдийн нэг гэж зүй ёсоор тооцогддог бөгөөд зарим шинжлэх ухааны түүхчид түүний энэхүү бүтээлийг байгалийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг тавьсан эрдэмтдийн хамгийн шилдэг бүтээлтэй зэрэгцүүлжээ. Энэ нь механик, дулаан, цахилгаан (галван) болон соронзон үзэгдлүүд, тэр дундаа "зохион байгуулалттай оршихуй" дахь үйл явцын эрчим хүчийг хадгалах зарчмын (тэр үед үүнийг "хүч" гэж нэрлэдэг) хамгийн ерөнхий томъёоллыг авч үздэг. Энд Гельмгольц эхлээд Лейдений савны цэнэгийн хэлбэлзлийн шинж чанарыг тэмдэглэж, В.Томсон удалгүй тербеллийн хэлхээний цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн үеийн томъёог гаргаж авсан тэгшитгэлийг бичсэн нь бидний хувьд ялангуяа сонирхолтой юм.
Энэхүү жижиг бүтээлээс Хельмгольцын ирээдүйн гайхалтай судалгааны санааг харж болно. Физик, гидромеханик, математик, анатоми, физиологи, психофизиологийн чиглэлээр түүний ололт амжилтыг энгийн байдлаар тоочвол ч гэсэн бидний түүхийн гол сэдвээс маш хол холдуулах болно. Зөвхөн шингэн дэх эргэлтийн онол, далайн долгионы гарал үүслийн онол, мэдрэл дэх импульсийн тархалтын хурдыг тодорхойлох анхны онолуудыг дурдъя. Эдгээр бүх онолууд нь бидний удахгүй харах болно, солитоны талаархи орчин үеийн судалгаатай шууд холбоотой юм. Түүний бусад санаануудаас анх удаа Фарадей (1881)-ийн физик үзэл бодлын талаархи лекцэнд анх удаа илэрхийлсэн, энгийн ("боломжтой") цахилгаан цэнэгийн тухай санааг дурдах хэрэгтэй. цахилгаан атомууд"). Электроныг ердөө арван зургаан жилийн дараа туршилтаар нээсэн.
Тайлбарласан ажил хоёулаа онолын шинж чанартай байсан бөгөөд тэдгээр нь математик, онолын физикийн үндэс суурийг тавьсан юм. Эдгээр шинжлэх ухааны эцсийн хөгжил нь Максвеллийн ажилтай холбоотой байх нь дамжиггүй бөгөөд зууны эхний хагаст физик үзэгдлийн талаархи цэвэр онолын хандлага нь ерөнхийдөө олонхийн хувьд харь байв.
гөлөгнүүд. Физикийг цэвэр "туршилтын" шинжлэх ухаан гэж үздэг байсан бөгөөд бүтээлийн гарчигт хүртэл "туршилт", "туршилтанд үндэслэсэн", "туршилтаас үүссэн" гэсэн гол үгс байв. Өнөөдрийг хүртэл ил тод, гүн гүнзгий байдлын загвар гэж үзэж болох Гельмгольцын бүтээлийг физикийн сэтгүүл онолын хувьд хэт том хэмжээтэй гэж хүлээн зөвшөөрөөгүй бөгөөд дараа нь тусдаа товхимол болгон хэвлүүлсэн нь сонирхолтой юм. Нас барахынхаа өмнөхөн Гельмгольц хамгийн алдартай бүтээлээ туурвих түүхийн талаар ярьжээ.
"Залуу хүмүүс хамгийн гүн гүнзгий ажлуудыг тэр дор нь гүйцэтгэхэд бэлэн байдаг тул би нууцлаг амьтны тухай асуултанд автсан. амьдралын хүч... Амьдралын онол нь ... амьд бие болгонд "мөнхийн хөдөлгөөнт машин"-ын шинж чанарыг тодорхойлдог болохыг би олж мэдсэн ... Даниел Бернулли, Д'Аламбер болон сүүлийн үеийн бусад математикчдын бүтээлийг гүйлгэн харахад. зуун ... Би "мөнхийн хөдөлгөөнт машин"-ыг ерөнхийд нь боломжгүй гэж үзвэл байгалийн янз бүрийн хүчнүүдийн хооронд ямар харилцаа байх ёстой вэ, мөн эдгээр бүх харилцаа бодитоор биелсэн үү ..." гэсэн асуулттай тулгарсан. физиологичдын ашиг сонирхолд нийцүүлэн бодит байдалд шүүмжлэлтэй үнэлэлт өгөх, системчилсэн байдлаар өгөх зорилготой. Эцэст нь мэдлэгтэй хүмүүс надад: "Тийм ээ, энэ бүгдийг сайн мэддэг. Энэ залуу эмч эдгээр зүйлийн талаар дэлгэрэнгүй тайлбарласнаар юу хүсээд байгаа юм бэ?" Надтай харьцсан физикчид энэ асуудалд огт өөр байр суурьтай байсан нь намайг гайхшруулсан. Тэд хуулийн шударга ёсыг үгүйсгэх хандлагатай байсан; Тэд Гегелийн натурфилософитэй шаргуу тэмцлийн дунд байсан бөгөөд миний бүтээлийг гайхалтай таамаглал гэж үздэг байв. Математикч Жакоби л миний үндэслэл, өнгөрсөн зууны математикчдын бодол хоёрын уялдаа холбоог таньж, миний туршлагыг сонирхож, буруу ойлголтоос хамгаалсан.
Эдгээр үгс нь тухайн үеийн олон эрдэмтдийн сэтгэлгээ, сонирхлыг тодорхой илэрхийлдэг. Шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн шинэ санааг эсэргүүцэх нь мэдээжийн хэрэг зүй тогтол, бүр зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Тиймээс Френелийг ойлгоогүй Лаплас, Фарадейгийн санааг хүлээн зөвшөөрөөгүй Вебер, Максвеллийн онолыг хүлээн зөвшөөрөхийг эсэргүүцсэн Кельвин нарыг буруушаах гэж яарах хэрэггүй, харин шинэ санааг өөртөө шингээх нь амархан уу гэж өөрөөсөө асууцгаая. , бидний дассан бүх зүйлээс ялгаатай. Зарим консерватизм нь бидний хүний ​​мөн чанар, улмаар хүмүүсийн хийдэг шинжлэх ухаанд байдаг гэдгийг бид хүлээн зөвшөөрдөг. Хоосон уран зөгнөлийг дэлгэрүүлэхээс сэргийлж, шинжлэх ухааныг хөгжүүлэхэд тодорхой "эрүүл консерватизм" зайлшгүй шаардлагатай гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч ирээдүйг харсан ч тэдний эрин үед ойлгогдоогүй, хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй суут хүмүүсийн хувь заяаг дурсахад энэ нь огтхон ч тайвшрахгүй.

Чамайг гайхсан нас чинь зөгнөлийг ойлгоогүй
Мөн галзуу зэмлэлийг зусардалттай хольсон.
В. Брюсов
Математикийн хөгжилд бидний сонирхож буй эрин үетэй (ойролцоогоор 1830 он) зөрчилдсөн хамгийн тод жишээнүүд байж магадгүй юм. Тэр үед энэ шинжлэх ухааны нүүр царайг Гаусс, Коши нар тодорхойлсон байж магадгүй бөгөөд тэд бусадтай хамт математикийн анализын агуу барилгыг барьж дуусгаж байсан бөгөөд үүнгүйгээр. орчин үеийн шинжлэх ухаанзүгээр л төсөөлшгүй юм. 1826-1840 онуудад залуу Абел (1802 - 1829), Галуа (1811 - 1832) нар нэгэн зэрэг нас барсныг орчин үеийн хүмүүс үнэлээгүй гэдгийг бид мартаж болохгүй. Лобачевский (1792 - 1856), Боляй (1802 - 1860) нар Евклидийн бус геометрийн талаархи бүтээлээ хэвлүүлсэн боловч тэдний санааг хүлээн зөвшөөрөх хүртэл амьдарсангүй. Энэхүү эмгэнэлт үл ойлголцлын шалтгаан нь гүн гүнзгий бөгөөд олон талт юм. Бид тэдгээрийг судалж чадахгүй ч бидний түүхэнд чухал ач холбогдолтой өөр нэг жишээг өгөх болно.
Бидний баатар солитоны хувь заяа компьютертэй нягт холбоотой болохыг бид дараа нь харах болно. Түүгээр ч зогсохгүй түүх бидэнд гайхалтай санамсаргүй тохиолдлыг харуулж байна. 1834 оны 8-р сард Рассел ганцаарчилсан долгионыг ажиглаж байх үед Английн математикч, эдийн засагч, зохион бүтээгч Чарльз Баббеж (1792 - 1871) өөрийн "аналитик" машины үндсэн зарчмуудыг боловсруулж дуусгасан нь хожим орчин үеийн дижитал компьютерийн үндэс болсон юм. Бэббижийн санаанууд цаг үеэсээ хамаагүй түрүүлж байсан. Ийм машин бүтээх, ашиглах хүсэл мөрөөдлөө биелүүлэхийн тулд зуу гаруй жил зарцуулсан. Үүнд Бэббижийн үеийн хүмүүсийг буруутгахад бэрх. Компьютерийн хэрэгцээг олон хүн ойлгож байсан ч технологи, шинжлэх ухаан, нийгэм түүний зоримог төслүүдийг хэрэгжүүлэхэд хараахан болоогүй байна. Баббижийн Засгийн газарт танилцуулсан төслийн санхүүжилтийн хувь заяаг шийдэх ёстой байсан Английн Ерөнхий сайд Сэр Роберт Пил (тэр Оксфордыг математик, сонгодог чиглэлээр анх төгссөн) юу ч мэдэхгүй байсангүй. Тэрээр уг төслийн талаар албан ёсоор нухацтай хэлэлцсэн боловч үр дүнд нь бүх нийтийн компьютер бүтээх нь Их Британийн засгийн газрын тэргүүлэх чиглэлүүдийн нэг биш гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. 1944 онд л анхны автомат дижитал машинууд гарч ирсэн бөгөөд английн "Nature" ("Nature") сэтгүүлд "Бэббижийн мөрөөдөл биеллээ" гэсэн нийтлэл гарчээ.

Шинжлэх ухаан ба нийгэм
Эрдэмтэн, зохиолчдын баг... соён гэгээрлийн бүхий л ивээлд, боловсролын бүхий л довтолгоонд ямагт түрүүлж байдаг. Тэд анхны буудлага, бүх зовлон зүдгүүр, бүх аюулыг үүрд тэсвэрлэх хувь тавилантай гэдэгтээ аймшиггүй уурлах ёсгүй.
А.С. Пушкин
Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухааны амжилт, алдаа дутагдал нь нийгмийн хөгжлийн түүхэн нөхцөлтэй холбоотой бөгөөд бид уншигчдын анхаарлыг татах боломжгүй юм. Тухайн үед шинжлэх ухаан, нийгэмд шинэ санааны дарамт шахалт байсан нь санамсаргүй хэрэг биш юм.
Янз бүрийн улс орнуудын шинжлэх ухааны хөгжил өөр өөр замаар явав.
Францад шинжлэх ухааны амьдралыг Академи тийм хэмжээнд нэгтгэж, зохион байгуулдаг байсан тул Академи, ядаж л нэрд гарсан академичдын анзаардаггүй, дэмжигдээгүй ажил эрдэмтдийн сонирхлыг татах боломж хомс байв. Харин Академийн үзлийн талбарт орсон бүтээлүүдийг дэмжиж, хөгжүүлсэн. Энэ нь заримдаа залуу эрдэмтдийн эсэргүүцэл, дургүйцлийг төрүүлдэг. Нийтлэлд дурсамжинд зориулавАбел, түүний найз Сегуй бичсэн: "Абел, Якоби хоёрын хувьд ч академийн ивээл нь эдгээр залуу эрдэмтдийн эргэлзээгүй гавъяаг хүлээн зөвшөөрөх гэсэн үг биш, харин хатуу чанд шинжлэх ухаантай холбоотой зарим асуудлыг судлахыг дэмжих хүсэл эрмэлзэл байв. тодорхой хүрээг хамарсан асуудлууд, үүнээс цааш шинжлэх ухаанд ахиц дэвшил гарахгүй, үнэ цэнэтэй нээлт хийх боломжгүй гэж Академийн үзэж байгаагаар... Бид огт өөр зүйл хэлэх болно: залуу эрдэмтэд ээ, өөрийнхөөрөө бусдыг бүү сонс. дотоод дуу хоолой. Суут ухаантны бүтээлүүдийг уншиж, бясалгаж байгаарай, гэхдээ хэзээ ч эзэнгүй оюутан болж болохгүй.
үзэл бодол... Үзэл бодлоо илэрхийлэх эрх чөлөө, бодитой дүгнэлт хийх - энэ бол таны уриа байх ёстой. (Магадгүй "хэнийг ч сонсохгүй байна" гэдэг нь туйлын хэтрүүлэг, "дотоод дуу хоолой" нь үргэлж зөв байдаггүй.)
Ирээдүйн Германы эзэнт гүрний нутаг дэвсгэрт байсан олон жижиг мужуудад (зөвхөн 1834 он гэхэд эдгээр мужуудын хооронд гааль хаалттай байсан) шинжлэх ухааны амьдрал олон их дээд сургуулиудад төвлөрч байсан бөгөөд ихэнх нь судалгаа. Чухам тэр үед л эрдэмтдийн сургуулиуд бүрэлдэж, шинжлэх ухааны олон тооны сэтгүүл хэвлэгдэж, аажмаар орон зай, цаг хугацааны хамааралгүй, эрдэмтдийн хоорондын харилцааны гол хэрэгсэл болсон юм. Тэдний загварыг орчин үеийн шинжлэх ухааны сэтгүүлүүд дагаж мөрддөг.
Британийн арлуудад Франц маягийн ололт амжилтыг сурталчлах академи ч, Герман шиг шинжлэх ухааны сургууль ч байгаагүй. Ихэнх англи эрдэмтэд ганцаараа ажилласан*). Эдгээр ганцаардмал хүмүүс шинжлэх ухаанд цоо шинэ замыг нээж чадсан боловч тэдний ажил нь ихэвчлэн үл мэдэгдэх, ялангуяа сэтгүүлд илгээгдээгүй, харин зөвхөн Хааны нийгэмлэгийн хурал дээр мэдээлэгддэг байсан. Хачирхалтай язгууртан, гайхалтай эрдэмтэн Лорд Генри Кавендишийн (1731 - 1810) амьдрал, нээлтүүд нь өөрийн лабораторид ганцаараа ажиллаж, ердөө хоёрхон бүтээл хэвлүүлсэн (бусдын хэдэн арван жилийн дараа дахин нээсэн нээлтүүдийг багтаасан үлдсэн хэсэг нь олдсон ба Максвеллийн хэвлэсэн), ялангуяа 18-19-р зууны төгсгөлд Английн шинжлэх ухааны эдгээр шинж чанаруудыг тод харуулсан. Шинжлэх ухааны ажлын ийм чиг хандлага Англид нэлээд удаан үргэлжилсэн. Жишээлбэл, аль хэдийн дурдсан Лорд Рэйли сонирхогчоор ажилладаг байсан бөгөөд тэрээр ихэнх туршилтуудаа эдлэн газартаа хийжээ. Энэ "сонирхогч" дууны онолын номноос гадна бичсэн
*) Үүнийг шууд утгаар нь битгий ойлгоорой. Аливаа эрдэмтэн бусад эрдэмтэдтэй байнга харилцах шаардлагатай байдаг. Англид ийм харилцааны төв нь Хатан хааны нийгэмлэг байсан бөгөөд шинжлэх ухааны судалгааг санхүүжүүлэх ихээхэн хөрөнгөтэй байв.
дөрвөн зуу гаруй бүтээл! Максвелл мөн хэдэн жил гэр бүлийнхээ үүрэнд ганцаараа ажилласан.
Үүний үр дүнд Английн шинжлэх ухааны түүхч энэ үеийн тухай бичсэнчлэн, "хэлбэр, агуулгын хувьд төгс төгөлдөржсөн, сонгодог болсон хамгийн олон бүтээл ... Францад харьяалагддаг байх; хамгийн олон тооны шинжлэх ухааны баримт бичгийг Германд явуулсан байх; гэхдээ зуун жилийн турш шинжлэх ухааныг хөгжүүлж ирсэн шинэ санаануудын дунд хамгийн их хувийг Англи эзэмшдэг байх. Сүүлчийн мэдэгдлийг математиктай холбон тайлбарлах аргагүй юм. Хэрэв бид физикийн тухай ярих юм бол энэ дүгнэлт үнэнээс тийм ч хол биш юм шиг санагддаг. Расселын орчин үеийн хүн *) бол жилийн дараа төрж, түүнтэй нэг жил нас барсан агуу Чарльз Дарвин байсныг мартаж болохгүй.
Ганц бие судлаачдын амжилтын шалтгаан юу вэ, яагаад тэд ийм гэнэтийн санаануудыг гаргаж чадсан нь бусад олон авьяаслаг эрдэмтдэд буруу төдийгүй бараг галзуу мэт санагдаж байсан бэ? Хэрэв бид өнгөрсөн зууны эхний хагасын хоёр агуу байгаль судлаач Фарадей, Дарвин нарыг харьцуулж үзвэл тэдний тухайн үед ноёрхож байсан сургаалаас ер бусын бие даасан байдал, өөрсдийн хараа, оюун ухаанд итгэх итгэл, асуулт тавихдаа асар их ур ухаан, бүрэн дүүрэн байх хүсэл эрмэлзэл зэргийг харуулдаг. тэдний ажиглаж чадсан ер бусын зүйлийг ойлгох. Мөн боловсролтой нийгэм шинжлэх ухааны судалгаанд хайхрамжгүй хандахгүй байх нь чухал. Ойлголтгүй бол сонирхол байдаг бөгөөд анхдагч, шинийг санаачлагчдын эргэн тойронд шүтэн бишрэгчид, дэмжигчдийн хүрээлэл ихэвчлэн цуглардаг. Амьдралынхаа төгсгөлд буруугаар ойлгогдож, буруу хүн болсон Баббиж хүртэл түүнийг хайрлаж, үнэлдэг хүмүүс байсан. Дарвин түүнийг ойлгож, өндрөөр үнэлдэг байсан; гайхалтай математикч, Байроны охин хатагтай
*) Бидний дурдсан үеийн ихэнх хүмүүс бие биенээ мэддэг байсан байх. Мэдээжийн хэрэг, Хатан хааны нийгэмлэгийн гишүүд хурал дээр уулздаг байсан ч үүнээс гадна тэд хувийн харилцаатай байв. Жишээлбэл, Чарльз Дарвин оюутан байхаасаа Жон Хершельтэй найзууд байсан, Жон Расселийг сайн мэддэг Чарльз Бэббиж дээр очсон гэх мэт.
Ада Аугуста Лавлейс. Баббиж мөн Фарадей болон бусад хүмүүсийг үнэлдэг байв нэр хүндтэй хүмүүстүүний цаг.
Шинжлэх ухааны судалгааны нийгмийн ач холбогдол нь олон боловсролтой хүмүүст аль хэдийн тодорхой болсон бөгөөд энэ нь шинжлэх ухааны төвлөрсөн санхүүжилтгүй байсан ч заримдаа эрдэмтдэд шаардлагатай хөрөнгийг авахад тусалдаг байв. XVIII зууны эхний хагасын эцэс гэхэд. Хатан хааны нийгэмлэг болон тэргүүлэгч их дээд сургуулиуд тив дэх тэргүүлэх шинжлэх ухааны байгууллагуудаас илүү их нөөцтэй байсан. “... Максвелл, Рэйлей, Томсон гэх мэт шилдэг физикчдийн галактик ... хэрэв тэр үед Англид эрдэмтдийн үйл ажиллагааг зөв үнэлж, дэмждэг соёлын шинжлэх ухааны нийгэмлэг байгаагүй бол ... үүсч чадахгүй байх байсан.” (П Л. Капица).

НОМЫН БҮЛГИЙН Төгсгөл ба Фрагмехта