СОЛИТОНЫ

  

Solitons

Edited by
R. K. Bullough and P. J. Caudrey

With Contributions by
R. K. Bullough F. Calogero P. J. Caudrey
A. Degasperis L. D. Faddeev H. M. Gibbs
R. Hirota G. L. Lamb, Jr A. H. Luther
D. W. McLaughlin A. C. Newell S. P. Novikov
M. Toda M. Wadati V. E. Zakharov

Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1980

СОЛИТОНЫ

Редакторы
Р. БУЛЛАФ, Ф. КОДРИ

Перевод с английского
Б. А. ДУБРОВИНА, И. М. КРИЧЕВЕРА и С. В. МАНАКОВА

под реданцией
С. П. НОВИКОВА
Москва «Мир» 1983

ББК 22.31
C 60
удк 501
Р. Буллаф, М. Вадати, Х. Гиббс, А. Дегасперис, В. Е. Захаров, Ф. Калоджеро, Ф. Кодри, Дж. Лэм, А. Лютер, Д. Маклафлин, С. П. Новиков, А. Ньюэлл, М. Тода, Л. Д. Фадеев, Р. Хирота.

C 60 Солитоны: Пер. с англ./Под ред. Р. Буллафа, Ф. Кодри.М.: Мир, 1983. – 408 с., ил.
Коллектнвная монография по одному из интереснейших разделов современной математической физики – методу обратной задачи рассеяния и его приложению к интегрированию нелинейных уравнений в частных производных. Среди авторов – известные ученые из Англии, Италии, СССР, США, Японин.
Для математиков и фнзиков разных специальностей.
С $\frac{1702050000-190}{041(01)-83} 29-83$, ч. 1
ББК 22.31
501
Редакция литературы по математическим наукам
(C) by Springer Verlag Berlin Heidelberg 1980. All Rights, Reserved Authorized translation from English kanguage edition published by SpringerVerlag
(C) Перевод на русский язык, «Мир», 1983

Это самое прекрасное и необычайное явление; день, когда я впервые увидел его, был лучшим днем моей жизни. Никому никогда не посчастливилось наблюдать его раньше, или, во всяком случае, понять, что оно значит. Теперь оно известно как уединенная волна трансляции. Никто прежде и вообразить не мог, что уединенная волна возможна. Когда я описал ее сэру Джону Гершелю, он сказал: «Это просто вырезанная половина обычной волны». Но это не так, поскольку обычные волны идут отчасти выше, а отчасти ннже поверхности воды; кроме того, ее форма совсем иная. Это не половина волны, a, несомненно, вся вэлна целиком, с тем отличием, что волна как целое не находится попеременно то ниже, то выше поверхности, а всегда выше ее. Этого вполне достаточно, чтобы такой холм воды не стоял на месте, а двигался.
Джон Скотт Расселл


Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ
1. СОЛИТОН И ЕГО ИСТОРИЯ Р. Буллаф, Ф. Кодри
1.1. Открытие Расселлом «большой уединенной волны»
1.2. Определение солитона: $\boldsymbol{N}$-солитонные решения нелинейных эволюционных уравнений
1.3. Преобразование Бэклунда и сохранение плотности
1.4. Другие физические задачи и открытие метода обратной задачи рассеяния
1.5. Представление нелинейных эволюционных уравнений с помощью пар операторов
1.6. Открытие других $N$-солитонных решений: схема задачи рассеяния $2 \times 2$ АКНС – Захарова Шабата и ее геометрия
1.7. Дальнейшее развитие метода обратной задачи рассеяния
Благодарности
2. АСПЕКТЫ СОЛИТОННОЙ ФИЗИКИ Дж. Лэм (мл.), Д. Маклафлин
2.1. Исторические замечания
2.2. Модель нелинейной системы
2.2.1. Взаимодействие электромагнитного поля с двухуровневой средой
2.2.2. Солитоны в физике плазмы
2.3. Обратная задача рассеяния и интегралы движения
2.3.1. Физическое введение в метод обратной задачи рассеяния
2.3.2. Физическая информация, даваемая методом обратной задачи
2.3.3. Гамильтоново описание и интегралы движения
Приложение А. Формальный вывод уравнений Марченко
3. ДВОЙНОЕ УРAВHEНИЕ SINE-GORDON: СИСТЕМА, ИМЕЮЩАЯ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ Р. Буллаф, Ф. Кодри, Г. Гиббс
3.1. Физические основания
3.2. Теория вырожденной СИП
3.3. Спиновые волны в жидком ${ }^{3} \mathrm{He}$
3.4. Теория возмущений для двойного СГ-уравнения
Примечание при корректуре
4. НЕЛИНЕЙНАЯ РЕШЕТКА (ЦЕПОЧКА ТОДЫ) M. Тода
4.1. Нелинейные решетки
4.1.1. Уравнения движения
4.1.2. Преобразования дуальности
4.2. Экспоненциальное взаимодействие
4.2.1. Кноидальные волны
4.2.2 Солитоны
4.2.3. Гармонический предел
4.2.4. Двухсолитонные решения
4.3. Матричный формализм
4.3.1. Метод обратной задачи
4.3.2. Многосолитонные решения
4.4. Непрерывный предел
4.5. Преобразования Бэклунда
4.6. Заключительные замечания
5. ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ В ТЕОРМИ СОЛИТОНОВ P. Хирота
5.1. Предварительные замечания
5.2. Свойства $D$-оператора
5.3. Решения билинейных дифференциальных уравнений
5.4. $N$-солитонные решения уравнений типа КдФ
5.5. Билинейный вид преобразований Бэклунда
6. ОБРАТНОЕ ПРЕОБРААЗОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ A. Ньюэлл
6.1. Общие замечания
6.2. Обобщенная задача Захарова – Шабата на собственные значения
6.3. Эволюция данных рассеяния
6.4. Квадраты собственных функций и фурье-разложения
6.5. Эволюционные уравнения класса I
6.6. Гамильтонова структура уравнений класса I
6.7. Система с двумя дисперсионными соотношениями
6.8. Распространение когерентного импульса
6.9. Движущиеся собственные значения
6.10 Уравнение sine-Gordon
6.11. Уравнение Шрёдингера
6.12. Сингулярная теория возмущений
6.13. Заключение
Приложение А. Соотношения ортогональности
Приложение В. Доказательство инвариантности формы (6.146)
Приложение С. Соотношения ортогональности и сохранение два-форм, связанных с уравнением Шрёдингера
7. МЕТОД ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ РАССЕЯНИЯ B. E. Захаров
7.1. Введение
7.2. Метод отыскания « $\hat{L}-\hat{A}$ » пар
7.3. Элементарные многомерные обобщения
7.4. Одевание « $\hat{L}-\hat{A} »$ пар
7.5. Проблема редукции и физическая интерпретация примеров
7.6. Двумерная неустойчивость солитонов [7.25]
7.7. Точные решения уравнений нелинейной оптики [7.26]
7.8. Триада $\hat{L}, \hat{A}, \hat{B}$
7.9. Сохранение спектра операторных пучков
7.10. «Одевание» операторных пучков [7.31]
8. ОБОБЩЕННАЯ МАТРИЧНАЯ ФОРМА МЕТОДА ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ РАССЕЯНИЯ M. Вадати
8.1. Исторические замечания
8.2. Обратная задача рассеяния
8.2.1. Функции Иоста
8.2.2. Фундаментальная система решений
8.2.3. Связанные состояния
8.2.4. Уравнения Гельфанда – Левитана – Марченко
8.3. Метод обратной задачи рассеяния и интегрируемые уравнения
8.3.1. Матричное уравнение Кортевега – де Фриза
8.3.2. Матричное нелинейное уравнение Шрёдингера
8.4. Обобщение на решеточные задачи
8.4.1. Системы Вольтерры
8.4.2. Уравнения цепочки Тоды и нелинейные уравнения автодуальной сети
8.4.3. Нелинейное разностное уравнение Шрёдингера
8.5. Заключительные замечания
9. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭВОЛЮЦИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ, ИНТЕГРИРУЕМЫЕ ОБРАТНЫМ СПЕНТРАЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ, АССОЦИИРОВАННЫМ С МАТРИЧНЫМ УРАВНЕНИЕМ ШРЁДИНГЕРА Ф. Калоджеро, А. Дегаспирес
9.1. Прямая и обратная задачи для матричного уравнения Шрёдингера; обозначения
9.2. Обобщенные соотношения Вронского; основные формулы
9.3. Нелинейные эволюционные уравнения, интегрируемые обратным спектральным преобразованием; солитоны
9.4. Уравнение бумерона и другие интегрируемые нелинейные уравнения, связанные с ним; бумероны
9.5. Преобразования Бэклунда
9.6. Нелинейная суперпозиция
9.7. Законы сохранения
9.8. Обобщенная резольвентная формула
9.9. Нелинейные операторные тождества
10. МЕТОД РЕШЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ КДФ И ЕГО ОБОБЩЕНИЙ С.П. Новиков
10.1. Одномерные системы, допускающие представление Лакса; их стационарные решения
10.2. Конечнозонные линейные операторы
10.3. Гамильтонов формализм стационарной и нестационарной задач для уравнения КдФ
10.4. Функция Ахиезера и ее приложения
11. ГАМИЛЬТОНОВА ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МЕТОДА ОБРАТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ Л. Д. Фаддеев
11.1. Гамильтонова формулировка
11.2. Полная интегрируемость нелинейного уравнения Шрёдингера
11.3. Приложения к задаче квантования
12. КВАНТОВЫЕ СОЛИТОНЫ В СТАТИСТИЧЕСНОЙ ФИЗИНЕ A. Лютер
12.1. Предварительные замечания
12.2. Квантование и квантовые солитоны
12.3. Уравнения непрерывного поля
12.4. Спектр собственных значений
ДАЛЬНЕЙШИЕ ЗАМЕТКИ О ДНОНЕ СКОТТЕ РАССЕЛЛЕ И РАННЕЙ ИСТОРИИ ЕГО УЕДИНЕННОИ ВОЛНЫ
email@scask.ru