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卡马萨-霍尔姆方程

卡马萨-霍尔姆方程()是流体力学中的一个非线性偏微分方程 u_t + 2\kappa u_x - u_{xxt} + 3 u u_x = 2 u_x u_{xx} + u u_{xxx}. 1993年卡马萨和霍尔姆以此偏微分方程模拟浅水波,其中\kappa是大于0的参数。 行波解 卡马萨-霍尔姆方程有行波解: u_2 := \frac{3c(c - 2\kappa)}{2(c + \kappa)\cosh^2\left(\frac{1}…

第二类超导体

根据对外加磁场的不同响应情况,超导体被分为第一类超导体和第二类超导体。超导体只有在外界温度低于其超导临界温度Tc以及外界磁场强度低于其超导临界磁场Hc是才处于超导状态,当温度T>Tc或者磁场H>Hc时,超导态就会被破坏,超导体就和普通导体一样,失去了零电阻以及完全抗磁性(迈斯纳效应)的特性。1935年由苏联科学家列夫·舒勃尼科夫首先发现。 温度磁场 H vs T 相图 第一类超导体只有一个临界磁场Hc,在Hc(Tc)时,超导体处于超导态…

渦旋

流體動力學中,渦旋(,复数形式:或)是指流體順著某個方向(例如環繞直線或曲線軸)運動時形成的區域。這樣的運動模式又稱渦流()。 渦旋是由被擾動的流體,例如液體、氣體和電漿形成的。渦旋的例子包含煙圈,船舶和槳尾流中的渦流,以及熱帶氣旋、龍捲風和塵捲風周圍的風。飛機的尾流中會形成渦旋,並且渦旋是木星大氣層中相當明顯的特徵。 渦旋是湍流的主要組成部分。在不存在外力和任何大尺度旋轉中,流體的黏性摩擦會將流動趨向非旋渦旋。這樣的渦旋中,流體速度最…

KdV方程

科特韦赫-德弗里斯方程(),一般简称KdV方程,是1895年由荷兰数学家迪德里克·科特韦赫和古斯塔夫·德弗里斯共同发现的一种偏微分方程。关于实自变量x 和t 的函数φ所满足的KdV方程形式如下: :\partial_t\phi-6\phi\partial_x\phi+\partial^3_x\phi=0 KdV方程的解为簇集的孤立子(又称孤子,孤波)。 KdV方程的行波解 KdV 方程有多种孤波解。 钟形孤波解 :\phi(x,t)=\…

磁单极子

理论物理学中,磁单极子是假设的仅带有北極或南極的单一磁极的基本粒子。其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。更专业地说,这种粒子是一种带有一个单位“磁荷”(类比于电荷)的粒子。 磁单极子的存在性在科学界時有紛爭。按照目前已被实验证实的物理学理论,磁现象是由运动电荷产生的,没有磁单极子,但数个尚未得到实验证实的超越标准模型的物理理论(如大统一理论和超弦理论)预测了磁单极子的存在,但截至2025年,尚未发现以基本粒子形式存在的磁单极子。磁单极…

線性穩定

在微分方程和动力系统中,非線性系統的穩態線性不穩定(linearly unstable)的意思是其解線性化後,有dr/dt = A r的形式,而r為相對穩態的擾動,而A是線性算子,其谱的特徵值有正的實部。若所有的特徵值都為負,則此解即為線性穩定(linearly stable)。線性穩定的其他名稱有指數穩定(exponential stability)或一階近似穩定(stability in terms of first approxi…

别列津斯基-科斯特利茨-索利斯相变

别列津斯基-科斯特利茨-索利斯相變(,又稱BKT相變、科斯特利茨-索利斯相變及KT相變)是二維XY模型中的一种相變。它是指超过某一臨界溫度时,系统中的渦旋-反渦旋束縛態融化成为不成對的涡旋和反涡旋的相變。這種相變是以凝聚態物理學家、约翰·科斯特利茨和戴維·索利斯命名的。BKT相變在凝聚態物理學中多個可用XY模型作近似的系統中出現,例如約瑟夫森接面陣列和薄無序超導顆粒膜。這個詞最近還被研究二維超導絕緣體相變的社群應用,用於把庫珀對釘在絕緣…

黎曼–希尔伯特问题

数学中,得名于伯恩哈德·黎曼和大卫·希尔伯特的黎曼–希尔伯特问题是在复平面研究微分方程时出现的一类问题。马克·克林、Israel Gohberg等人提出了这种问题的存在性定理(见Clancey & Gohberg (1981))。 黎曼问题 设\Sigma为复平面中的简单闭合轮廓,将复平面分为\Sigma_{+}(内侧)与\Sigma_{-}(外侧)两部分,分别用轮廓相对于点的卷绕数决定。黎曼的博士论文(参)考虑的经典问题是寻找函数 :…

卡东穆塞夫-彼得韦亚斯维利方程

岸雷岛(RHE)鲸鱼灯塔拍摄的照片,显示浅海上田字形的椭圆余弦波列。这种浅水中的孤波可以由卡东穆夫-彼得韦亚斯维利方程模拟。]] 卡东穆塞夫-彼得韦亚斯维利方程(Kadomtsev-Petviashvili equation),简称KP方程,是1970年苏联物理学家波里斯·卡东穆塞夫 和弗拉基米尔-彼得韦亚斯维利创立以模拟非线性波动的非线性偏微分方程: :\displaystyle \partial_x(\partial_t u+u \…

拓扑缺陷

拓扑孤立波()指两种相连的结构位于不同的相面,导致这两种结构之间无法无缝对接。如有绳电话机在多次使用之后,电话绳会出现旋转方向不一的情形,导致电话绳形成了许多段,每段的旋转方向和前一段相反。拓扑孤立波在现代电子元件的半导体中时常出现,并通常造成半导体元件的损坏,因此拓扑孤立波也称为拓扑缺陷()。 在数学、物理领域中,拓扑孤立波和拓扑缺陷指一组偏微分方程或量子场论的解,该解与不同伦。 参考资料

金兹堡-朗道方程

金兹堡-朗道方程,或金兹堡-朗道理论(),是由维塔利·金兹堡和列夫·朗道在1950年提出的一个描述超导现象的理论。早期的金兹堡-朗道方程只是一个唯象的数学模型,从宏观的角度描述了第一类超导体。1957年,苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫基于金兹堡-朗道理论提出了第二类超导体的概念。1959年,结合BCS理论,从微观角度严格证明了金兹堡-朗道理论是BCS理论的一种极限情况。为了表彰金兹堡和阿布里科索夫对超导理论的贡献,他们与研究超流理论…

孤波

孤波]] 孤波]] 孤波()又称孤子波、孤立子、孤立波,是非线性科学三大分支之一,应用于物理、数学等诸多领域。 孤波是一类由于非线性作用引起的横波,它在运动过程中形状保持不变。其初等函数的解析表示最早于1895年获得,并随着量子力学、电子计算机等科学技术的发展逐步受到重视。 需要注意的是,虽然在许多场合下,孤波(solitary wave)与孤子(soliton)会被混淆使用,但严格来说并不是一个概念。 孤波(solitary wave…

费希尔-柯尔莫哥洛夫方程

费希尔-柯尔莫哥洛夫方程是以英国统计学家罗纳德·费希尔和俄国数学家安德雷·柯尔莫哥洛夫命名的非线性偏微分方程,常见于热传导、燃烧理论、生物学、生态学等领域。某些文献 通过重新定义时间的尺度,可以不失一般性地令参数 D 等于1,因此一些文章中直接将形如 u_t - u_{xx} + \mu u + \nu u^2 + \delta u^3=0 称为KPP方程。其他形似KPP方程的,例如 {\partial u}/{\partial t} …

軌道穩定性

軌道穩定性是在數學物理和偏微分方程理論中,如果初始數據足夠接近\phi (x)的解永遠保持在u(x,t)=e^{-i\omega t}\phi(x)軌跡給定的小鄰域中,則u(x,t)=e^{-i\omega t}\phi(x)形式的孤波解被稱為「軌道穩定」。 形式化定義 參考資料

压缩子

压缩子是非线性微分方程的一个行波解 ** 下列微分方程 : u_t+(u^2)_x+(u^2)_{xxx}=0 \, 有一个行波解: : u(x,t) = \begin{cases} \dfrac{4\lambda}{3}\cos^2((x-\lambda t)/4) & \text{if }|x - \lambda t| \le 2\pi, \\ \\ 0 & \text{if }|x - \lambda t| \ge 2\pi. \…

菲茨休-南云方程

菲茨休-南云方程(Fitzhugh-Nagumo equation)是一个非线性偏微分方程,最早由理查德·菲茨休(Richard FitzHugh)于1961年提出,描述了在高于阈值的常电流刺激下神经元动作电位的周期性振荡。当时菲茨休将其称为“朋霍费尔-范德波尔模型(Bonhoeffer-van der Pol model)”。次年,南云仁一等人也提出了一个与该方程等效的电路。该方程为的二维情形;后者因揭示了枪乌贼巨大轴突中动作电位的产…

加德纳方程

加德纳方程(Gardner equation)是数学家C.S.Gardner 在1968年为推广KdV方程而作的非线性偏微分方程。加德纳方程常见于流体力学、等离子物理学和量子场论等领域 \frac{\partial u}{\partial t}+(2 a u-3 b u^2)\frac{\partial u}{\partial x }+\frac{\partial^3 u}{\partial x^3}=0 解析解 加德纳方程有多种行波解…