現(xiàn)代科技常識(shí)①

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復(fù)雜世界的規(guī)整性相干結(jié)構(gòu)和孤子1.孤子和孤波蘋里從樹上掉下來,引起了牛頓的極大興趣，經(jīng)研究，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律.當(dāng)船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在船首水面處會(huì)擠出堆水來,這現(xiàn)象只要是劃過船的人就會(huì)有記憶的。
      早在1834年，一位名叫羅素的英國工程師觀察--條木船在運(yùn)河中運(yùn)動(dòng)時(shí)，偶然看到在搖蕩的船首擠出約0.3米到0.5米，長約10米的一堆水來。當(dāng)船突然停止時(shí),這堆水保持著自己的形狀，以每小時(shí)13公里的速度沿運(yùn)河往前傳播。這位英國工程師沿運(yùn)河騎馬追逐了3公里，它才漸漸的消失。羅素將這堆水稱為“孤波”，并認(rèn)為它應(yīng)當(dāng)是流體力學(xué)方程的一個(gè)解。
       10年后(也就是1843年)，他向英國科學(xué)促進(jìn)會(huì)報(bào)告自己的觀點(diǎn)時(shí)，同事們卻不能接受羅素的觀點(diǎn)，爭論持續(xù)了幾十年.62年后，即1895年，兩位數(shù)學(xué)家科特維格與德佛里斯導(dǎo)出了有名的淺水波KdV方程,并給出了一個(gè)類似于羅素孤波的解析解。爭論到此才算告息，以后這件事也許被許多人談忘了。本世紀(jì)60年代電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用后的一個(gè)成就就是孤波被重新記起并被命名為“孤子”。計(jì)算機(jī)起了節(jié)約人力和節(jié)省時(shí)間的作用，開辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，這也許連研制它們的科學(xué)家們也感到是始料不及的?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)都是儲(chǔ)存程序的計(jì)算機(jī)，又叫馮·諾依曼計(jì)算機(jī)。人們按照要解決的問題的數(shù)學(xué)描述，用計(jì)算機(jī)能接受的“語言”編制成程序，輸入并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，計(jì)算就能按人的意圖，自動(dòng)的、高速的完成運(yùn)算并輸出結(jié)果。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得科學(xué)家們敢于也可能去探索過去解析手段難于處理的復(fù)雜問題。最早進(jìn)行這種探索的是物理學(xué)家費(fèi)米及他的兩位同事。他們?cè)?952年開始，利用當(dāng)時(shí)美國用來計(jì)算設(shè)計(jì)氫彈的Maniac計(jì)算機(jī)，對(duì)由64個(gè)諧振子組成、振子間存在微弱非線性相互作用的系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，企圖證實(shí)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的“能量均分定理”。經(jīng)過艱苦的和大量的工作，1955年完成的研究表明，結(jié)果與預(yù)期相反，初始集中在某一振子上的能量，隨著時(shí)間的演化:并不均勻的分布到其他的振子上去，而是出現(xiàn)了奇怪的“復(fù)歸”現(xiàn)象。每經(jīng)過一段“復(fù)歸時(shí)間”，能量又回到原來的振子上。
這一奇怪結(jié)果引起了貝爾公司一批科學(xué)家的興趣?！芭d趣是最好的老師”。60年代他們經(jīng)過一系列近似，發(fā)現(xiàn)費(fèi)米等人的諧振子系統(tǒng)可以看作的KDV方程的極限情況，可以用這個(gè)方程的孤波解來解釋初始能量的復(fù)歸現(xiàn)象。更為重要的是，他們通過“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)”，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)不同速度運(yùn)動(dòng)的孤波相互碰撞后，仍然保持形狀不變，具有出奇的穩(wěn)定性，如同剛性粒子一般，類似于我們學(xué)過的彈性碰撞。于是他們將這種非線性方程的孤波解叫做“孤子”。
   



科技知識(shí)，希望可以借鑒哦

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自我感覺有點(diǎn)深?yuàn)W

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孤立波這個(gè)確實(shí)是一個(gè)罕見的現(xiàn)象，海面上水憑空升起十幾米的都有可能（詳見《奇異自然現(xiàn)象》），10m水墻每平方米的破碎壓力都有好幾噸了（貌似是3噸左右）。好像解釋是波動(dòng)現(xiàn)象中非線性效應(yīng)和色散現(xiàn)象的平衡？