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多维孤立子

/multiple dimensional soliton/
条目作者张翼李继彬
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张翼

李继彬

李继彬

最后更新 2024-12-03
浏览 130
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非线性波动方程的高维解。

英文名称
multiple dimensional soliton
所属学科
力学

由于现实的物理世界是高维的,因此人们在深入研究(1+1)维可积模型的同时,需要探索(2+1)维甚至更高维情形的可积模型。但人们对高维情况下的孤子性质知之甚少,除了“2+2”维的自对偶杨-米尔斯场方程和一些条件可积模型之外,甚至还未找到一个大于(2+1)维的真正的完全可积模型。

从反散射方法角度,反散射变换法(IST)已被推广至高维可积系统并取得了一些突破,其中的穿衣法可以构造(2+1)可积方程和孤子解。此外,利用已知的(1+1)维可积模型的递推算子,可以得到任意维度的高维可积模型(所谓的高维破裂孤子方程等);对于广义维拉宿代数的每一个具体实现,可以得到大量的具有广义维拉宿对称代数意义下的高维可积模型;通过推广的潘勒维分析方法,可以从给定的低维可积模型得到高维可积模型,这些已经在许瓦兹方程、科特韦格-德弗里斯方程等方程中取得成功。

值得关注的是高维可积系统有着与(1+1)维可积系统不同性质的解。其一是存在被称为衰变(dromion)的指数局域孤子解,这类解一般通过两个或两个以上的非平行的隐形线孤子得到。此类隐形孤子在许多(2+1)和(3+1)维可积模型中存在,如破裂孤子方程、(3+1)维尼日尼克-诺维科夫-韦谢洛夫(NNV)方程等。另外一种新型解是块解(lump解),这类解具有在无穷远处代数衰减,且具有非奇异的数学特征,其表示形式为有理函数。所以,lump解既有(1+1)维孤子的特征,又有(2+1)维可积系统新的特点。通过已有非线性可积方程的各种求解法可以求得lump解,并已在NNV-I方程、Ishimori-I(石森敏行)方程等(2+1)维和(3+1)维方程中发现。由于lump解没有奇异性,因此自然地与应用问题相联系。

相较于(1+1)维可积模型,已发现的高维可积方程的代数性质更为复杂,因此高维可积方程存在许多问题有待研究。

  • 楼森岳.高维可积模型探索.中国科学(A辑),1997,(10):79-86.

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