Главная > СОЛИТОНЫ и нелинейные волновые уравнения (Р Додд, Дх:Эйлбек, Дж.Гиббон, Х.Моррис)
<< Предыдущий параграф
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Изучение солитоноподобных решений нелинейных волновых уравнений для двух или более пространственных измерений является в настоящее время исключительно активным полем деятельности. Любой обзор, пытающийся отразить эту деятельность, наверняка окажется неголным и устареет к тому времени, когда читатель откроет эту страницу. За последние несколько лет накопилась масса численных расчетов, относящихся к решениям различных уравнений, а недавние успехи в теории обещают серьезное продвижение в этой области. Однако, как и в случае одной пространственной переменной, похоже, что успехи теории зачастую применимы к другим уравнениям, чем те, для которых имеются интересные численные решения.

С практической стороны трудности, связанные с численным решением двумерной или трехмерной задач, нельзя недооценивать. С помоцью достаточно эффективных численных методов можно справиться с зависящими от времени пространственно двумерными задачами, применяя современные высокоскоростные компьютеры, но стоимость вычислений оказывается значительной. В пространственно трехмерных задачах трудности становятся гораздо более выраженными, и для их преодоления требуются самые мощные компьютерные устройства. В некоторых случаях удается свести задачу к одно- или двумерной в предположении цилиндрической или сферической симметрии. Однако растущая доступность высокоскоростных параллельных процессоров (векторных или матричных) несомненно сделает ранее невозможные вычисления осуществивыми.

Почти такой же сложной является проблема представления в наглядном виде результатов численного счета, когда он будет завериен, и здесь требуется весьма сложный в смысле математического обеспечения и аппаратуры графопостроитель. Производимые компьютерами кинофильмы являются идеальным решением этой проблемы, но такие устройства пока доступны далеко не всем пользователям. Производимые компьютерами видеофильмы неизбежно станут более дешевой альтернативой к кинофильмам, когда будут достаточно расиространены соответствующие устройства.

В двумерных и многомерных задачах ожидаемые тины решений могут оказаться более разнообразными по сравнснию с одномерным случаем. Естественным обобщением уединенных волновых решений одномерного случая является плоская уединенная волна, имеющая тот же профиль, что и в случае одного измерения, вдоль направления ее движения и обладаюцая трансляционной инвариантностью вдоль направления, пернендикулярного вектору скорости. Решения такого сорта не вполне физичны, поскольку имеют бесконечную протяженность и бесконечную энергию, но могут существовать между параллельными конечными границами, если они движутся параллельно границе и на границе имеется условие непротекания (нулевой поток через границу).

Когда существуют две (или больше) уединенные плоские волны в бесконечной области, то в области перекрытия образуется сложное взаимодействие. Эта ситуация нелегко поддается численному моделированию, так как для этого необходимо ввести конечные границы, и очевидно, что по крайней мере одна из плоских волн не будет перпендикулярна к границе. Довольно неожиданным является то обстоятельство, что в некоторых специальных случаях можно найти точное аналитическое $n$-солитонное решение, описывающее взаимодействие плоских уединенных волн, пересекающися под произвольным углом. При работе с локализованными решениями терминология становится несколько расплывчатой. Точное локализованное солитонное решение есть нечто весьма редкое, и объекты, оказавшиеся наиболее изученными, являются эквивалентами одной уединенной волны, т. е. устойчивыми или «почти устойчивыми» решепиями с конечной энергией, которые нмеют некоторую поступательную скорость, но дополнительно обычно обладают некоторой внутренней, зависящей от времени структурой. Несмотря на то что эти объекты не влолне устойчивы, даже без рассмотрения взаимодействия с другими решениями, этот тип решений по-прежнему обычно называют солитоном. Такое употребление термина особенно превалирует в физике высоких энергий. Мы предпочитаем сохранять слово \”солитон» для тех импульсов, которые обладают точньми свойствамн устойчивости при столкновениях, и мы будем называть эти более общие типы решений «квазисолитонами» или говорить о «солиточоподобном» поведении.

Много интересных локализованных решений было получено при изучении нелинейных уравнений Қлейна-Гордона в двумерных или трехмерных ситуациях. Прежде чем обрисовать некоторые результаты для этих уравнений, мы обсудим ту работу, которая была выполнена по уравнениям КдФ и НЛШ в двух или трех прострапственных измерениях.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru