每日科技名詞|孤子

2021-01-21 鄂託克旗大數據管理中心

孤子

soliton

定義：在1個體系中可以恆定速度進行傳播的定域激發，而不改變其形態的準粒子。

學科：化學_物理化學_光化學

相關名詞：空間孤子 拓撲孤子 色散調控孤子 孤子雷射器

【延伸閱讀】

孤子又稱孤立子，是一類由非線性作用引起的橫波。孤子的發現最早可以追溯到1834年。當年8月，蘇格蘭科學家、造船工程師約翰·羅素（John Russell）在英國格拉斯哥運河旁騎馬時，發現了水面上出現了穩定的水波，水波以8~9英裡/時的速度前行了1英裡以上。1844年，他在第14屆英國科學促進協會會議上公布了自己的發現，然而並沒有引起科學界的重視。

1895年，荷蘭數學家科特韋格（Korteweg）和德弗裡斯（de Vries）在研究淺水中長波運動的過程中推導出了著名的科特韋格德弗裡斯方程（KdV方程），從數學上肯定了羅素當年的發現，使得孤子逐漸走進了人們的視野。

與一般的水波相比，孤波最顯著的特性是其穩定性和粒子性。簡言之，兩列孤波發生碰撞之後，二者會恢復原本的形狀，且遵守動量守恆和能量守恆，也就是發生了彈性碰撞。很多經典的方程，如KdV方程、mKdV方程、非線性薛丁格方程、耦合非線性薛丁格方程、正弦—戈爾登方程、雙曲正弦—戈爾登方程等，都具有孤子解。

孤子在量子力學、光信息傳輸、蛋白質結構等領域應用廣泛。以光學為例，光孤子在光纖通信過程中可以保證傳輸穩定且不失真，具有廣闊的應用前景。

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來源：全國科學技術名詞審定委員會

編輯：王鑫雅

審核：喬志軍



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