|
"И есть гармония в сем говоре валов. Дробящихся в пустынном беге".
Байрон
"Чтобы найти золотую середину, нужны, как минимум, две крайности ".
Ибн Сабей
Новые образы и идеи, о которых мечтал де Бройль, и "другое направление", которым грезил Эйнштейн как о будущем, увы, появились гораздо раньше, чем квантовые представления. И явились они не из-за тридевять земель, не из глубины микро- или макрокосмоса, а из окружающего нас, примелькавшегося, такого домашнего и тем не менее многоликого и загадочного мира. Эти образы и идеи сформировались в самом старом и самом спокойном разделе физики — гидродинамике, репутация которой у физиков хоть и солидная, но для новаций непривлекательная. Трудными проблемами ее, скорее математическими, нежели физическими, занимаются умы, склонные к глубокому тонкому и длительному анализу, но не склонные "измышлять гипотезы". Успехи здесь столь же трудоемки, сколь и неэффективны. Галилей как-то с иронией и печалью посетовал: "Мы неплохо описываем движение планет на небе, но совершенно не знаем, как движется вода в ближайшем ручье".
Волны на поверхности — самый доступный наблюдению вид движения жидкости. Механики уже в начале прошлого века, анализируя сложные гидродинамические уравнения, получили два простейших типа волновых решений — слабые деламберовские волны на мелкой воде (рябь), профиль которых при распространении не изменяется, а скорость зависит от длины (или частоты), и интенсивные римановы волны на глубокой воде, профиль которых укручивается, что с течением времени приводит к опрокидыванию волны.
Эффект зависимости скорости волны от ее частоты, или так называемая дисперсия, обнаруживаемая волнами на мелкой воде, приводит к тому, что любое возмущение на воде, которое всегда можно представить в виде суммы гармоник разных частот и, следовательно, разных скоростей, должно со временем расплываться, дис локализоваться.
Эффект же укручения профиля, даваемый решением, наоборот, ведет к образованию локальной особенности — скачка на переднем фронте волны.
Анализ промежуточных случаев (Вуссинеск, Кован, Релей), а они всегда самые сложные в физике, долгое время не давал полновесного результата, пока однажды англичанин Рассел не обратил свое и коллег внимание на интенсивную волну, которая двигалась по каналу, не обнаруживая изменения профиля. В 1895 году появилась работа голландцев Кор- тевега де Вриза, которые теоретически получили: наконец, этот особый тип нелинейного возмущения на воде — так называемую уединенную волну ("соли- терн вэйв"), представляющую одиночный горб, или локон неизменяющейся геометрии, однозначно связанной со скоростью распространения.
Появление этого выдающегося достижения, увы, не вызвало интереса у физиков соседних департаментов, погруженных в транс "инфракрасной катастрофой" и фотоэффектом. Работа голландцев легла на полку, откуда ее снимали время от времени только гидродинамики.
Однако в 1965 году произошел взрыв интереса к этой работе, столь же мощный, сколь, и запоздалый. Вызван он был небольшой заметкой Забуского и Крускала, опубликованной в "Письмах", выходящих приложением к американскому "Физическому обозрению", в которой был проведен машинный анализ уравнения Кортевега де Вриза, описывающего, как выяснилось, и волны в плазме. Анализ обнаружил замечательный результат. Оказалось, что любое возмущение, эволюция которого описывается этим уравнением, со временем распадается на определенное число уединенных волн различной интенсивности, которые отныне стали именоваться солитонами.
Межведомственные барьеры, узкая специализация, дефицит синтетического мышления явились причиной тяжелейшей драмы идей в физике. Только по прошествии 70 лет стало ясно, что квант, родившийся на десять лет позже солитона, на самом деле солитон и есть.
Сейчас едва ли найдется хоть одна область физики, от акустики до гемодинамики и от метеорологии до общей теории относительности, где бы исследователи не стремились выйти на солитонный уровень.
Вернемся, однако, к нервным процессам.
|
