სოლიტონები მკვლელი ტალღებია. შოკის ტალღები. მარტოხელა ტალღები დახურული სოლიტონები

ოცდაათი წლის ძიების შემდეგ ნაპოვნი იქნა არაწრფივი დიფერენციალური განტოლებები სამგანზომილებიანი სოლიტონის ამონახსნებით. მთავარი იდეა იყო დროის „გართულება“, რომელსაც შეუძლია შემდგომი გამოყენება თეორიულ ფიზიკაში.

ნებისმიერი ფიზიკური სისტემის შესწავლისას, ჯერ დგება ექსპერიმენტული მონაცემების „საწყისი დაგროვების“ და მათი გაგების ეტაპი. შემდეგ ხელკეტი თეორიულ ფიზიკას გადაეცემა. თეორიული ფიზიკოსის ამოცანაა დაგროვილი მონაცემების საფუძველზე გამოიტანოს და ამოხსნას ამ სისტემის მათემატიკური განტოლებები. და თუ პირველი ნაბიჯი, როგორც წესი, არ წარმოადგენს რაიმე განსაკუთრებულ პრობლემას, მაშინ მეორე არის ზუსტიმიღებული განტოლებების ამოხსნა ხშირად შეუდარებლად უფრო რთული ამოცანაა.

ისე ხდება, რომ აღწერილია მრავალი საინტერესო ფიზიკური სისტემის ევოლუცია დროთა განმავლობაში არაწრფივი დიფერენციალური განტოლებები: ისეთი განტოლებები, რომლებზეც სუპერპოზიციის პრინციპი არ მუშაობს. ეს დაუყოვნებლივ ართმევს თეორეტიკოსებს შესაძლებლობას გამოიყენონ მრავალი სტანდარტული ტექნიკა (მაგალითად, გადაწყვეტილებების გაერთიანება, მათი სერიით გაფართოება) და შედეგად, თითოეული ასეთი განტოლებისთვის მათ უნდა გამოიგონონ ამოხსნის სრულიად ახალი მეთოდი. მაგრამ იმ იშვიათ შემთხვევებში, როდესაც გვხვდება ასეთი ინტეგრირებადი განტოლება და მისი ამოხსნის მეთოდი, წყდება არა მხოლოდ თავდაპირველი პრობლემა, არამედ დაკავშირებული მათემატიკური ამოცანების მთელი სერია. სწორედ ამიტომ, თეორიული ფიზიკოსები ზოგჯერ, მეცნიერების „ბუნებრივ ლოგიკას“ კომპრომისზე აყენებენ, ჯერ ეძებენ ასეთ ინტეგრირებულ განტოლებებს და მხოლოდ ამის შემდეგ ცდილობენ იპოვონ მათთვის აპლიკაციები თეორიული ფიზიკის სხვადასხვა დარგში.

ასეთი განტოლებების ერთ-ერთი ყველაზე თვალსაჩინო თვისებაა ამონახსნები ფორმაში სოლიტონები— სივრცით შეზღუდული „ველის ნაჭრები“, რომლებიც დროთა განმავლობაში მოძრაობენ და ეჯახებიან ერთმანეთს დამახინჯების გარეშე. სივრცით შეზღუდული და განუყოფელი „გროვები“ სოლიტონებს შეუძლიათ მრავალი ფიზიკური ობიექტის მარტივი და მოსახერხებელი მათემატიკური მოდელის უზრუნველყოფა. (დამატებითი ინფორმაციისთვის სოლიტონების შესახებ იხილეთ ნ. ა. კუდრიაშოვის პოპულარული სტატია არაწრფივი ტალღები და სოლიტონები // SOZh, 1997, No. 2, გვ. 85-91 და A. T. Filippov-ის წიგნი The Many Faces of Soliton.)

სამწუხაროდ, განსხვავებული სახეობაძალიან ცოტა სოლიტონია ცნობილი (იხ. სოლიტონების პორტრეტების გალერეა) და ყველა მათგანი არ არის ძალიან შესაფერისი ობიექტების აღწერისთვის სამგანზომილებიანისივრცე.

მაგალითად, ჩვეულებრივი სოლიტონები (რომლებიც ჩანს Korteweg-de Vries განტოლებაში) ლოკალიზებულია მხოლოდ ერთ განზომილებაში. თუ ასეთი სოლიტონი "გაშვებულია" სამგანზომილებიან სამყაროში, მაშინ მას ექნება უსასრულო ბრტყელი გარსის სახე, რომელიც მიფრინავს წინ. თუმცა ბუნებაში ასეთი უსასრულო მემბრანები არ შეინიშნება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ორიგინალური განტოლება არ არის შესაფერისი სამგანზომილებიანი ობიექტების აღწერისთვის.

არც ისე დიდი ხნის წინ, ნაპოვნი იქნა უფრო რთული განტოლებების სოლიტონის მსგავსი ამონახსნები (მაგალითად, დროიონები), რომლებიც უკვე ლოკალიზებულია ორ განზომილებაში. მაგრამ სამგანზომილებიანი ფორმით ისინი ასევე წარმოადგენენ უსასრულოდ გრძელ ცილინდრებს, ანუ ისინი ასევე არ არიან ძალიან ფიზიკური. ნამდვილები სამგანზომილებიანისოლიტონები ჯერ არ არის ნაპოვნი იმ მარტივი მიზეზის გამო, რომ განტოლებები, რომლებსაც შეეძლოთ მათი წარმოება, უცნობი იყო.

მეორე დღეს სიტუაცია მკვეთრად შეიცვალა. კემბრიჯელმა მათემატიკოსმა ა. ფოკასმა, ბოლო პუბლიკაციის ავტორმა A. S. Focas, Physical Review Letters 96, 190201 (19 მაისი 2006), მოახერხა მნიშვნელოვანი ნაბიჯის გადადგმა მათემატიკური ფიზიკის ამ სფეროში. მისი მოკლე სამგვერდიანი სტატია შეიცავს ერთდროულად ორ აღმოჩენას. პირველ რიგში, მან იპოვა ახალი გზა ინტეგრირებადი განტოლებების გამოსატანად მრავალგანზომილებიანისივრცე და მეორეც, მან დაამტკიცა, რომ ამ განტოლებებს აქვთ მრავალგანზომილებიანი სოლიტონის მსგავსი ამონახსნები.

ორივე ეს მიღწევა შესაძლებელი გახდა ავტორის მიერ გადადგმული თამამი ნაბიჯის წყალობით. მან აიღო უკვე ცნობილი ინტეგრირებადი განტოლებები ორგანზომილებიან სივრცეში და შეეცადა განეხილა დრო და კოორდინატები, როგორც კომპლექსი, არა რეალური რიცხვები. ამ შემთხვევაში, ახალი განტოლება ავტომატურად იქნა მიღებული ოთხგანზომილებიანი სივრცედა ორგანზომილებიანი დრო. შემდეგი ნაბიჯი იყო არატრივიალური პირობების დაწესება ამონახსნების კოორდინატებზე და „დროებზე“ დამოკიდებულების შესახებ და განტოლებებმა დაიწყეს აღწერა. სამგანზომილებიანისიტუაცია, რომელიც დამოკიდებულია ერთ დროს.

საინტერესოა, რომ ისეთი „მგმური“ ოპერაცია, როგორიცაა ორგანზომილებიან დროზე გადასვლა და ახალი დროებითი გამოყოფა. ო th ღერძი, დიდად არ გააფუჭა განტოლების თვისებები. ისინი კვლავ ინტეგრირებადი დარჩნენ და ავტორმა შეძლო დაემტკიცებინა, რომ მათ ამონახსნებს შორის არის ასევე სასურველი სამგანზომილებიანი სოლიტონები. ახლა მეცნიერებმა უბრალოდ უნდა ჩამოწერონ ეს სოლიტონები მკაფიო ფორმულების სახით და შეისწავლონ მათი თვისებები.

ავტორი გამოთქვამს რწმენას, რომ მის მიერ შემუშავებული დროის „კომპლექსიზაციის“ ტექნიკის სარგებელი საერთოდ არ შემოიფარგლება იმ განტოლებით, რომლებიც მან უკვე გააანალიზა. ის ჩამოთვლის უამრავ სიტუაციებს მათემატიკური ფიზიკაში, რომლებშიც მისმა მიდგომამ შეიძლება მოიტანოს ახალი შედეგები და მოუწოდებს თავის კოლეგებს გამოიყენონ იგი თანამედროვე თეორიული ფიზიკის მრავალფეროვან სფეროებში.

ანოტაცია. მოხსენება ეძღვნება სოლიტონის მიდგომის შესაძლებლობებს სუპრამოლეკულურ ბიოლოგიაში, ძირითადად ცოცხალ ორგანიზმებში ბუნებრივი ტალღის მსგავსი და რხევითი მოძრაობების ფართო კლასის მოდელირებისთვის. ავტორმა გამოავლინა სოლიტონის მსგავსი სუპრამოლეკულური პროცესების („ბიოსოლიტონები“) არსებობის მრავალი მაგალითი ლოკომოტორულ, მეტაბოლურ და დინამიური ბიომორფოლოგიის სხვა მოვლენებში ბიოლოგიური ევოლუციის სხვადასხვა ხაზებსა და დონეზე. ბიოსოლიტონები, უპირველეს ყოვლისა, ესმით, როგორც დამახასიათებელი ერთკუთხა (ერთპოლარული) ადგილობრივი დეფორმაციები, რომლებიც მოძრაობენ ბიოსხეულის გასწვრივ მათი ფორმისა და სიჩქარის შენარჩუნებით.

სოლიტონებს, რომლებსაც ზოგჯერ "ტალღის ატომებს" უწოდებენ, დაჯილდოებულია ისეთი თვისებებით, რომლებიც უჩვეულოა კლასიკური (წრფივი) თვალსაზრისით. მათ შეუძლიათ თვითორგანიზების და თვითგანვითარების აქტები: ავტოლოკალიზაცია; ენერგიის დაჭერა; რეპროდუქცია და სიკვდილი; პულსირებადი და სხვა ხასიათის დინამიკის მქონე ანსამბლების ფორმირება. სოლიტონები ცნობილი იყო პლაზმაში, თხევად და მყარ კრისტალებში, კლასიკურ სითხეებში, არაწრფივ გისოსებში, მაგნიტურ და სხვა მრავალდომენიან მედიაში და ა.შ. სოლიტონის მექანიზმების გამოყენება. ბიოლოგიაში კვლევითი ნადირობა შესაძლებელია ახალი ტიპის სოლიტონებზე - ამოსუნთქვები, ვობლერები, პულსონები და ა.შ. მოხსენება ეფუძნება მონოგრაფიებს: ს.ვ. სოლიტონის ბიოლოგიის საფუძვლები“, 1999; S.V.Petukhov "გენეტიკური კოდის ორპერიოდული ცხრილი და პროტონების რაოდენობა", 2001 წ.

სოლიტონები თანამედროვე ფიზიკის მნიშვნელოვანი ობიექტია. მათი თეორიისა და აპლიკაციების ინტენსიური განვითარება დაიწყო 1955 წელს ფერმის, პასტისა და ულამის ნაშრომის გამოქვეყნების შემდეგ რხევების კომპიუტერული გამოთვლაზე არაწრფივი ზამბარებით დაკავშირებული წონების ჯაჭვის მარტივ არაწრფივ სისტემაში. აუცილებელი მათემატიკური მეთოდები მალევე შეიქმნა სოლიტონის განტოლებების ამოსახსნელად, რომლებიც არაწრფივი ნაწილობრივი დიფერენციალური განტოლებებია. სოლიტონებს, რომლებსაც ზოგჯერ "ტალღის ატომებს" უწოდებენ, აქვთ ერთდროულად ტალღების და ნაწილაკების თვისებები, მაგრამ სრული გაგებით ისინი არც ერთია და არც მეორე, არამედ წარმოადგენს მათემატიკური მეცნიერების ახალ ობიექტს. ისინი დაჯილდოვებულნი არიან კლასიკური (წრფივი) თვალსაზრისით უჩვეულო თვისებებით. სოლიტონებს შეუძლიათ თვითორგანიზაციისა და თვითგანვითარების აქტები: ავტოლოკალიზაცია; გარედან მომდინარე ენერგიის დაჭერა „სოლიტონში“; რეპროდუქცია და სიკვდილი; პულსირებადი და სხვა ხასიათის არატრივიალური მორფოლოგიისა და დინამიკის მქონე ანსამბლების ფორმირება; ამ ანსამბლების თვითგართულება გარემოში დამატებითი ენერგიის მოხვედრისას; არეულობის ტენდენციის დაძლევა მათ შემცველ სოლიტონურ მედიაში; და ა.შ. ისინი შეიძლება განიმარტოს, როგორც მატერიაში ფიზიკური ენერგიის ორგანიზების სპეციფიკური ფორმა და, შესაბამისად, შეგვიძლია ვისაუბროთ „სოლიტონის ენერგიაზე“ ცნობილ გამონათქვამებთან „ტალღის ენერგია“ ან „ვიბრაციული ენერგია“ ანალოგიით. სოლიტონები რეალიზებულია, როგორც სპეციალური არაწრფივი მედიის (სისტემების) მდგომარეობა და აქვთ ფუნდამენტური განსხვავებები ჩვეულებრივი ტალღებისგან. კერძოდ, სოლიტონები ხშირად წარმოადგენენ ენერგიის სტაბილურ თვით-ლოკალიზებულ კოლტებს, რომლებიც დამახასიათებელია ერთი კეხიანი ტალღის სახით, რომლებიც მოძრაობენ ფორმისა და სიჩქარის შენარჩუნებით მისი ენერგიის გაფანტვის გარეშე. სოლიტონებს შეუძლიათ არადესტრუქციული შეჯახება, ე.ი. შეუძლიათ ერთმანეთის გავლა შეხვედრისას მათი ფორმის დარღვევის გარეშე. მათ აქვთ მრავალი გამოყენება ტექნოლოგიაში.

სოლიტონი ჩვეულებრივ გაგებულია, როგორც მარტოხელა ტალღისმაგვარი ობიექტი (არაწრფივი ნაწილობრივი დიფერენციალური განტოლების ლოკალიზებული ამოხსნა, რომელიც მიეკუთვნება ე.წ. ადგილობრივი დარღვევები, ყოველთვის აღადგენს პირვანდელ ფორმას, ე.ი. შეუძლია არა დესტრუქციული შეჯახება. როგორც ცნობილია, სოლიტონის განტოლებები „ყველაზე ბუნებრივი გზით წარმოიქმნება სხვადასხვა ტიპის სუსტად არაწრფივი დისპერსიული სისტემების შესწავლისას სხვადასხვა სივრცით და დროებით მასშტაბებზე. ამ განტოლებების უნივერსალურობა იმდენად გასაოცარია, რომ ბევრი იყო მიდრეკილი მასში რაღაც ჯადოსნური ნახოს... მაგრამ ეს ასე არ არის: დისპერსიული სუსტად დამსხვრეული ან დაუცველი არაწრფივი სისტემები ერთნაირად იქცევიან, მიუხედავად იმისა, შეგხვდებათ თუ არა ისინი პლაზმის, კლასიკური სითხეების, ლაზერების ან არაწრფივი ბადეების აღწერა“. შესაბამისად, სოლიტონები ცნობილია პლაზმაში, თხევად და მყარ კრისტალებში, კლასიკურ სითხეებში, არაწრფივ გისოსებში, მაგნიტურ და სხვა მრავალდომენიან მედიაში და ა.შ. ენერგიის დანაკარგები, რომლებსაც თეორეტიკოსები ითვალისწინებენ სოლიტონის განტოლებებში მცირე დაშლის ტერმინების დამატებით).

გაითვალისწინეთ, რომ ცოცხალ მატერიაში მრავალი არაწრფივი გისოსი შეაღწევს: მოლეკულური პოლიმერული ქსელებიდან სუპრამოლეკულურ ციტოჩონჩხებამდე და ორგანულ მატრიქსამდე. ამ გისოსების გადაწყობას მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური მნიშვნელობა აქვს და შესაძლოა სოლიტონის მსგავსი იყოს. გარდა ამისა, სოლიტონები ცნობილია, როგორც ფაზური გადაწყობის ფრონტების მოძრაობის ფორმები, მაგალითად, თხევად კრისტალებში (იხ., მაგალითად,). ვინაიდან ცოცხალი ორგანიზმების მრავალი სისტემა (მათ შორის თხევადი კრისტალური) არსებობს ფაზური გადასვლების ზღვარზე, ბუნებრივია იმის დაჯერება, რომ ორგანიზმებში მათი ფაზური გადაწყობის ფრონტებიც ხშირად მოძრაობენ სოლიტონის სახით.

სოლიტონების აღმომჩენმა სკოტ რასელმაც კი გასულ საუკუნეში ექსპერიმენტულად აჩვენა, რომ სოლიტონი მოქმედებს როგორც ენერგიისა და მატერიის კონცენტრატორი, მახე და გადამზიდავი, რომელსაც შეუძლია არადესტრუქციული შეჯახება სხვა სოლიტონებთან და ადგილობრივ აშლილობასთან. აშკარაა, რომ სოლიტონების ეს თვისებები შეიძლება სასარგებლო იყოს ცოცხალი ორგანიზმებისთვის და, შესაბამისად, ბიოსოლიტონის მექანიზმები შეიძლება სპეციალურად იქნეს კულტივირებული ცოცხალ ბუნებაში ბუნებრივი გადარჩევის მექანიზმებით. მოდით ჩამოვთვალოთ რამდენიმე ეს სარგებელი:

• - 1) ენერგიის, მატერიის და ა.შ. სპონტანური დაჭერა, აგრეთვე მათი სპონტანური ლოკალური კონცენტრაცია (ავტოლოკალიზაცია) და ფრთხილი, უზარმაზარი ტრანსპორტირება დოზირების ფორმით ორგანიზმში;
• - 2) ენერგიის, მატერიის და ა.შ ნაკადების კონტროლის სიმარტივე (როდესაც ისინი ორგანიზებულია სოლიტონის სახით) ბიოლოგიური გარემოს არაწრფივი მახასიათებლების შესაძლო ლოკალური გადართვის გამო სოლიტონიდან არაწრფივობის არასოლიტონურ ტიპზე და პირიქით. ;
• - 3) განცალკევება მრავალი მათგანისთვის, რომლებიც ხდება ერთდროულად და ერთ ადგილას სხეულში, ე.ი. გადახურვის პროცესები (ლოკომოტორული, სისხლმომარაგება, მეტაბოლური, ზრდა, მორფოგენეტიკური და ა.შ.), რაც მოითხოვს მათი კურსის შედარებით დამოუკიდებლობას. ეს გათიშვა შეიძლება უზრუნველყოფილი იყოს ზუსტად სოლიტონების არადესტრუქციული შეჯახების უნარით.

ცოცხალ ორგანიზმებში სუპრამოლეკულური კოოპერატიული პროცესების ჩვენმა პირველმა კვლევამ სოლიტონის თვალსაზრისით გამოავლინა მათში მრავალი მაკროსკოპული სოლიტონის მსგავსი პროცესის არსებობა. კვლევის საგანი იყო, უპირველეს ყოვლისა, უშუალოდ დაკვირვებული ლოკომოტორული და სხვა ბიოლოგიური მოძრაობები, რომელთა მაღალ ენერგოეფექტურობას ბიოლოგები დიდი ხანია ვარაუდობდნენ. კვლევის პირველ ეტაპზე ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ბევრ ცოცხალ ორგანიზმში ბიოლოგიურ მაკრომოძრაობებს ხშირად აქვთ სოლიტონის მსგავსი გარეგნობა, ადგილობრივი დეფორმაციის დამახასიათებელი ცალმხრივი ტალღა, რომელიც მოძრაობს ცოცხალი სხეულის გასწვრივ, მისი ფორმისა და სიჩქარის შენარჩუნებისას და ზოგჯერ აჩვენებს არადესტრუქციული შეჯახების უნარი. ეს „ბიოსოლიტონები“ რეალიზებულია ორგანიზმებში ბიოლოგიური ევოლუციის სხვადასხვა ტოტებსა და დონეზე, რომლებიც ზომით განსხვავდებიან სიდიდის რამდენიმე რიგით.

მოხსენებაში წარმოდგენილია ასეთი ბიოსოლიტონების უამრავი მაგალითი. კერძოდ, განიხილება ჰელიქსის ლოკოკინის ცოცვის მაგალითი, რომელიც ხდება მის სხეულში გამავალი ტალღისებური დეფორმაციის გამო, მისი ფორმისა და სიჩქარის შენარჩუნებისას. ამ ტიპის ბიოლოგიური მოძრაობის დეტალური ჩანაწერები აღებულია წიგნიდან. ცოცვის ერთ-ერთ ვერსიაში (ერთი „სიარულით“) ლოკოკინა განიცდის ადგილობრივ დაჭიმულ დეფორმაციას, რომელიც გადის მისი სხეულის საყრდენი ზედაპირის გასწვრივ, წინიდან უკან. ცოცვის სხვა, უფრო ნელ ვერსიაში, ადგილობრივი შეკუმშვის დეფორმაციები ხდება სხეულის იმავე ზედაპირის გასწვრივ, კუდიდან თავისკენ საპირისპირო მიმართულებით. ორივე ამ ტიპის სოლიტონის დეფორმაცია, პირდაპირი და რეტროგრადული, შეიძლება მოხდეს კოხლეაში ერთდროულად მათ შორის კონტრშეჯახებით. ხაზს ვუსვამთ, რომ მათი შეჯახება არადესტრუქციულია, დამახასიათებელია სოლიტონებისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეჯახების შემდეგ ისინი ინარჩუნებენ ფორმას და სიჩქარეს, ანუ ინდივიდუალურობას: „დიდი რეტროგრადული ტალღების არსებობა არ მოქმედებს ნორმალური და ბევრი მოკლე პირდაპირი ტალღების გავრცელებაზე; ორივე ტიპის ტალღა გავრცელდა ურთიერთჩარევის ყოველგვარი ნიშნის გარეშე“. ეს ბიოლოგიური ფაქტი ცნობილია საუკუნის დასაწყისიდან, თუმცა მკვლევარები ჩვენამდე არასდროს უკავშირდებოდნენ სოლიტონებს.

როგორც გრეიმ და ლოკომოციის შესწავლის სხვა კლასიკოსებმა ხაზგასმით აღნიშნეს, ეს უკანასკნელი ძალზე ენერგოეფექტური პროცესებია. ეს აუცილებელია ორგანიზმის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი უზრუნველსაყოფად საკვების ძიებაში დაღლილობის გარეშე დიდ მანძილზე გადაადგილებისთვის, საფრთხისგან თავის დაღწევისთვის და ა.შ. (ორგანიზმები, როგორც წესი, ენერგიას უაღრესად ფრთხილად მართავენ, რაც მათთვის სულაც არ არის ადვილი შესანახი). ამრიგად, კოხლეაში სოლიტონური სხეულის ადგილობრივი დეფორმაცია, რის გამოც მისი სხეული მოძრაობს სივრცეში, ხდება მხოლოდ სხეულის საყრდენი ზედაპირიდან გამოყოფის ზონაში. და სხეულის მთელი ნაწილი, რომელიც კონტაქტშია საყრდენთან, არის არადეფორმირებული და მოსვენებულ მდგომარეობაშია საყრდენთან შედარებით. შესაბამისად, სოლიტონის მსგავსი დეფორმაციის მთელი პერიოდის განმავლობაში, რომელიც მიედინება კოხლეის სხეულში, ასეთი ტალღისმაგვარი მოძრაობა (ან მასის გადაცემის პროცესი) არ საჭიროებს ენერგიის ხარჯვას საყრდენზე კოხლეის ხახუნის ძალების დასაძლევად. ამ მხრივ რაც შეიძლება ეკონომიური. რა თქმა უნდა, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ მოძრაობის დროს ენერგიის ნაწილი კვლავ იშლება კოხლეის სხეულში ქსოვილების ორმხრივი ხახუნის გამო. მაგრამ თუ ეს მოძრავი ტალღა სოლიტონის მსგავსია, მაშინ ის ასევე უზრუნველყოფს სხეულის შიგნით ხახუნის დანაკარგების მინიმიზაციას. (როგორც ჩვენთვის ცნობილია, გადაადგილებისას სხეულშიდა ხახუნის შედეგად ენერგიის დანაკარგების საკითხი საკმარისად არ არის შესწავლილი ექსპერიმენტულად, თუმცა ნაკლებად სავარაუდოა, რომ სხეულმა ხელიდან გაუშვა მათი მინიმიზაციის შესაძლებლობა). ზემოთ განხილული მოძრაობის ორგანიზებით, მასზე მთელი (ან თითქმის ყველა) ენერგეტიკული ხარჯები მცირდება თითოეული ასეთი სოლიტონის მსგავსი ადგილობრივი დეფორმაციის საწყისი შექმნის ხარჯებამდე. ეს არის სოლიტონების ფიზიკა, რომელიც იძლევა ენერგიის დამუშავების უკიდურესად ენერგოეფექტურ შესაძლებლობებს. და ცოცხალი ორგანიზმების მიერ მისი გამოყენება ლოგიკური ჩანს, მით უმეტეს, რომ ჩვენს ირგვლივ სამყარო გაჯერებულია სოლიტონის მედიითა და სოლიტონებით.

უნდა აღინიშნოს, რომ, ყოველ შემთხვევაში, საუკუნის დასაწყისიდან მკვლევარებმა წარმოადგინეს ტალღისმაგვარი მოძრაობა, როგორც ერთგვარი სარელეო პროცესი. „სოლიტონამდელი ფიზიკის“ იმ დროს, ასეთი სარელეო პროცესის ბუნებრივი ფიზიკური ანალოგია იყო წვის პროცესი, რომლის დროსაც ადგილობრივი ფიზიკური დეფორმაცია გადადიოდა წერტილიდან წერტილამდე, როგორც ანთება. ეს იდეა სარელეო დაშლის პროცესების შესახებ, როგორიცაა წვა, რომელსაც ამ დღეებში ავტოტალღურ პროცესებს უწოდებენ, იმ დროს საუკეთესო იყო და ის დიდი ხანია ნაცნობი გახდა ბევრისთვის. თუმცა, თავად ფიზიკა არ ჩერდებოდა. და ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მან შეიმუშავა სოლიტონების იდეა, როგორც უმაღლესი ენერგოეფექტურობის არა-დისპაციური სარელეო პროცესების ახალი ტიპი, მანამდე წარმოუდგენელი, პარადოქსული თვისებებით, რაც საფუძველს იძლევა სარელეო პროცესების არაწრფივი მოდელების ახალი კლასისთვის. .

სოლიტონის მიდგომის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა ტრადიციულ ავტოტალღურ მიდგომასთან შედარებით, როდესაც ცოცხალ ორგანიზმში პროცესების მოდელირება განისაზღვრება სოლიტონების არადესტრუქციული შეჯახების უნარით. მართლაც, ავტოტალღები (აღწერს, მაგალითად, წვის ზონის მოძრაობას დამწვარი კაბელის გასწვრივ) ხასიათდება იმით, რომ მათ უკან რჩება აგზნებადობის ზონა (დამწვარი კაბელი) და, შესაბამისად, ორი ავტოტალღა, ერთმანეთთან შეჯახებისას. , შეწყვეტს არსებობას, არ შეუძლია გადაადგილება უკვე "დამწვარი" ადგილის გასწვრივ." მაგრამ ცოცხალი ორგანიზმის სფეროებში ერთდროულად ხდება მრავალი ბიომექანიკური პროცესი - ლოკომოტორული, სისხლის მიწოდება, მეტაბოლიზმი, ზრდა, მორფოგენეტიკური და ა.შ. ერთი ავტოტალღური პროცესი, რომელიც მოძრაობს სხეულის განსახილველ არეალში მასზე ენერგიის რეზერვების უწყვეტი წვის გამო, ამ გარემოს სხვა ავტოტალღებისთვის აუღელვებლად ხდის გარკვეული დროით, სანამ არ აღდგება მათი არსებობისთვის ენერგიის რეზერვები ამ მხარეში. ცოცხალ მატერიაში ეს პრობლემა განსაკუთრებით აქტუალურია იმის გამო, რომ მასში არსებული ენერგოქიმიური მარაგების ტიპები უაღრესად ერთიანია (ორგანიზმებს აქვთ უნივერსალური ენერგეტიკული ვალუტა - ATP). ამიტომ, ძნელი დასაჯერებელია, რომ სხეულის ერთ უბანში მრავალი პროცესის ერთდროული არსებობის ფაქტი უზრუნველყოფილია იმით, რომ სხეულში თითოეული ავტოტალღური პროცესი მოძრაობს მისი კონკრეტული ტიპის ენერგიის დაწვით, ენერგიის დაწვის გარეშე. სხვები. სოლიტონის მოდელებისთვის, ერთ ადგილზე შეჯახების ბიომექანიკური პროცესების ურთიერთ განადგურების ეს პრობლემა პრინციპში არ არსებობს, რადგან სოლიტონები, არადესტრუქციული შეჯახების უნარის გამო, მშვიდად გადიან ერთმანეთს და ერთ უბანში ერთდროულად მათი რაოდენობა. შეიძლება იყოს ისეთი დიდი, როგორც სასურველი. ჩვენი მონაცემებით, ცოცხალი მატერიის ბიოსოლიტონის ფენომენის მოდელირებისთვის განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს სოლიტონის სინუს-გორდონის განტოლებას და მის განზოგადებებს.

როგორც ცნობილია, მულტიდომენურ მედიაში (მაგნიტები, ფეროელექტროები, ზეგამტარები და ა.შ.) სოლიტონები მოქმედებენ როგორც ინტერდომენური კედლები. ცოცხალ მატერიაში პოლიდომენის ფენომენი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მორფოგენეტიკურ პროცესებში. როგორც სხვა მულტიდომენურ მედიაში, მულტიდომენურ ბიოლოგიურ მედიაშიც ის ასოცირდება კლასიკურ ლანდაუ-ლიფშიცის პრინციპთან, რომელიც ამცირებს საშუალო ენერგიას. ამ შემთხვევებში, სოლიტონის ინტერდომენის კედლები აღმოჩნდება გაზრდილი ენერგიის კონცენტრაციის ადგილები, რომლებშიც ხშირად განსაკუთრებით აქტიურად მიმდინარეობს ბიოქიმიური რეაქციები.

სოლიტონების უნარი შეასრულონ ლოკომოტივების როლი, რომლებიც ატარებენ ნივთიერების ნაწილებს სასურველ ადგილას სოლიტონის გარემოში (ორგანიზმში) არაწრფივი დინამიკის კანონების შესაბამისად, ასევე იმსახურებს ყურადღების მიქცევას ბიოევოლუციური და ფიზიოლოგიური პრობლემების გამო. დავამატოთ, რომ ბიოსოლიტონის ფიზიკურ ენერგიას შეუძლია ჰარმონიულად თანაარსებობდეს ცოცხალ ორგანიზმში მისი ენერგიის ცნობილ ქიმიურ ტიპებთან. ბიოსოლიტონების კონცეფციის შემუშავება საშუალებას იძლევა, კერძოდ, გაიხსნას კვლევის „ნადირობა“ ბიოლოგიაში სხვადასხვა ტიპის სოლიტონების ანალოგებისთვის - ამოსუნთქვა, ვობლერები, პულსონები და ა.შ. აანალიზებს სოლიტონის განტოლებებს და შემდეგ აღმოჩენილია ფიზიკოსების მიერ ბუნებაში. ბევრ ოსცილატორულ და ტალღურ ფიზიოლოგიურ პროცესს შეუძლია საბოლოოდ მიიღოს მნიშვნელოვანი სოლიტონის მოდელები მათი აღწერისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია ბიოპოლიმერული ცოცხალი მატერიის არაწრფივ, სოლიტონურ ბუნებასთან.

მაგალითად, ეს ეხება ცოცხალი ბიოპოლიმერული ნივთიერების ძირითად ფიზიოლოგიურ მოძრაობებს, როგორიცაა გულისცემა და ა.შ. შეგახსენებთ, რომ ადამიანის ემბრიონში სამი კვირის ასაკში, როცა ის მხოლოდ ოთხი მილიმეტრია, გული პირველი მოძრაობს. გულის აქტივობის დაწყება განპირობებულია ზოგიერთი შინაგანი ენერგეტიკული მექანიზმით, ვინაიდან ამ დროს გულს ჯერ არ აქვს რაიმე ნერვული კავშირი ამ შეკუმშვის გასაკონტროლებლად და ის იწყებს შეკუმშვას, როდესაც ჯერ კიდევ არ არის სისხლი დასატუმბი. ამ ეტაპზე, ემბრიონი არსებითად არის პოლიმერული ლორწოს ნაჭერი, რომელშიც შინაგანი ენერგია თვითორგანიზებულია ენერგოეფექტურ პულსაციად. ანალოგიური რამ შეიძლება ითქვას კვერცხებსა და ცხოველების კვერცხებში გულისცემის გაჩენაზე, სადაც გარედან ენერგიის მიწოდება მინიმუმამდეა დაყვანილი ნაჭუჭის და სხვა საიზოლაციო საფარის არსებობით. ენერგეტიკული თვითორგანიზაციისა და თვითლოკალიზაციის მსგავსი ფორმები ცნობილია პოლიმერულ მედიაში, მათ შორის არაბიოლოგიურში, და თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით ისინი სოლიტონურ ხასიათს ატარებენ, რადგან სოლიტონები ყველაზე ენერგოეფექტურია (არადისპაციური ან დაბალი. დისპაციური) პულსირებული და სხვა ხასიათის თვითორგანიზებული სტრუქტურები. სოლიტონები რეალიზებულია სხვადასხვა ბუნებრივ გარემოში, რომლებიც ირგვლივ ცოცხალ ორგანიზმებს: მყარი და თხევადი კრისტალები, კლასიკური სითხეები, მაგნიტები, გისოსები, პლაზმა და ა.შ. ცოცხალი მატერიის ევოლუცია მისი ბუნებრივი გადარჩევის მექანიზმებით არ გასულა სოლიტონების უნიკალური თვისებებით. და მათი ანსამბლები.

აქვს თუ არა ამ მასალებს რაიმე კავშირი სინერგიასთან? დიახ, აუცილებლად. როგორც ჰეგენის მონოგრაფიაშია განსაზღვრული /6, გვ.4/, „სინერგეტიკის ფარგლებში შესწავლილია ნებისმიერი უწესრიგო სისტემის ცალკეული ნაწილების ისეთი ერთობლივი მოქმედება, რის შედეგადაც ხდება თვითორგანიზება - მაკროსკოპული სივრცითი, დროითი ან სივრცითი დროებითი. წარმოიქმნება სტრუქტურები და განიხილება როგორც დეტერმინისტული და სტოქასტური პროცესები. არსებობს მრავალი სახის არაწრფივი პროცესი და სისტემა, რომლებიც შესწავლილია სინერგეტიკის ფარგლებში. კურდიუმოვი და კნიაზევა /7, გვ.15/, ჩამოთვლიან ამ ტიპების რიგს, კონკრეტულად აღნიშნავენ, რომ მათ შორის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი და ინტენსიურად შესწავლილია სოლიტონები. ბოლო წლებში დაიწყო საერთაშორისო ჟურნალის "Chaos, Solitons & Fractals" გამოცემა. სოლიტონები, რომლებიც დაფიქსირდა მრავალფეროვან ბუნებრივ გარემოში, წარმოადგენს სისტემის მრავალი ელემენტის არაწრფივი კოოპერატიული ქცევის თვალსაჩინო მაგალითს, რაც იწვევს სპეციფიკური სივრცითი, დროითი და სივრცითი-დროითი სტრუქტურების ფორმირებას. ყველაზე ცნობილი, თუმცა შორს არის ასეთი სოლიტონის სტრუქტურების ერთადერთი ტიპისაგან, არის ზემოაღწერილი საშუალო, სტაბილური ფორმის, მუდმივი სიჩქარით გაშვებული საშუალების თვითლოკალიზებული ერთსაფეხურიანი ადგილობრივი დეფორმაცია. სოლიტონები აქტიურად გამოიყენება და სწავლობენ თანამედროვე ფიზიკაში. 1973 წლიდან, დავიდოვის შრომით დაწყებული /8/, სოლიტონები ასევე გამოიყენება ბიოლოგიაში მოლეკულური ბიოლოგიური პროცესების მოდელირებისთვის. ამჟამად, მთელ მსოფლიოში არსებობს მრავალი პუბლიკაცია მოლეკულურ ბიოლოგიაში ასეთი „მოლეკულური სოლიტონების“ გამოყენების შესახებ, კერძოდ, ცილებსა და დნმ-ში მიმდინარე პროცესების გასაგებად. ჩვენი ნაშრომები /3, 9/ იყო პირველი პუბლიკაცია მსოფლიო ლიტერატურაში თემაზე „სუპრამოლეკულური სოლიტონები“ ბიოლოგიურ მოვლენებში სუპრამოლეკულურ დონეზე. ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ მოლეკულური ბიოსოლიტონების არსებობა (რაც, მრავალი ავტორის აზრით, ჯერ კიდევ არ არის დადასტურებული) არანაირად არ გულისხმობს სოლიტონების არსებობას კოოპერატიულ ბიოლოგიურ სუპრამოლეკულურ პროცესებში, რომლებიც აერთიანებს უამრავ მოლეკულას.

ლიტერატურა:

1. Dodd R. და სხვ. Solitons და არაწრფივი ტალღის განტოლებები. მ., 1988, 694 გვ.
2. კამენსკი ვ.გ. JETP, 1984, ტ. 87, გამოცემა. 4 (10), გვ. 1262-1277 წწ.
3. პეტუხოვი ს.ვ. ბიოსოლიტონები. სოლიტონის ბიოლოგიის საფუძვლები. – მ., 1999, 288 გვ.
4. გრეი ჯ. ცხოველთა მოძრაობა. ლონდონი, 1968 წ.
5. პეტუხოვი ს.ვ. გენეტიკური კოდის ორპერიოდული ცხრილი და პროტონების რაოდენობა. – მ., 2001, 258 გვ.
6. Hagen G. Synergetics. – M., Mir, 1980, 404 გვ.
7. კნიაზევა ე.ნ., კურდიუმოვი ს.პ. რთული სისტემების ევოლუციისა და თვითორგანიზაციის კანონები. მ., ნაუკა, 1994, 220 გვ.
8. დავიდოვი ა.ს. სოლიტონები ბიოლოგიაში. – კიევი, ნაუკოვა დუმკა, 1979 წ.
9. პეტუხოვი ს.ვ. სოლიტონები ბიომექანიკაში. დეპონირებულია VINITI RAS-ში 1999 წლის 12 თებერვალს, No471-B99. (VINITI ინდექსი „დეპონირებული სამეცნიერო ნაშრომები“, No4, 1999 წ.)

რეზიუმე . მოხსენებაში განხილულია შესაძლებლობები, რომლებიც ხსნის სოლიტონურმა მიდგომამ სუპრამოლეკულურ ბიოლოგიაში, პირველ რიგში, ცოცხალ ორგანიზმებში ბუნებრივი ტალღების მოძრაობის ფართო კლასის მოდელირებისთვის. ავტორის კვლევის შედეგები აჩვენებს სოლიტონის მსგავსი სუპრამოლეკულური პროცესების არსებობას ლოკომოტორულ, მეტაბოლურ და დინამიური ბიომორფოლოგიის სხვა გამოვლინებებში ბიოლოგიური ევოლუციის მრავალფეროვან ტოტებსა და დონეზე.

სოლიტონებს, რომლებსაც ზოგჯერ უწოდებენ "ტალღის ატომებს", აქვთ უჩვეულო თვისებები კლასიკური (წრფივი) თვალსაზრისით. მათ აქვთ თვითორგანიზების უნარი: ავტოლოკალიზაცია; ენერგიის დაჭერა; პულსირებისა და სხვა პერსონაჟების დინამიკით ანსამბლების ფორმირება. სოლიტონები ცნობილი იყო პლაზმაში, თხევად და მტკიცე კრისტალებში, კლასიკურ სითხეებში, არაწრფივ გისოსებში, მაგნიტურ და სხვა პოლიდომენურ ნივთიერებებში და ა.შ. ბიოსოლიტონების გამოვლენა მიუთითებს იმაზე, რომ ბიოლოგიური მექანიკა-ქიმია ცოცხალ მატერიას სოლიტონურ გარემოდ აქცევს სოლიტონური მექანიზმების სხვადასხვა ფიზიოლოგიური გამოყენების შესაძლებლობით. მოხსენება ეფუძნება წიგნებს: ს.ვ. პეტუხოვი „ბიოსოლიტონები. სოლიტონური ბიოლოგიის საფუძვლები“, მოსკოვი, 1999 (რუსულ ენაზე).

პეტუხოვი S.V., სოლიტონები კოოპერატიულ ბიოლოგიურ პროცესებში ზემოლეკულურ დონეზე // "ტრინიტარიზმის აკადემია", M., El No. 77-6567, pub

მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ სიტყვებს მკვდარი უჯრედების გაცოცხლება შეუძლია! კვლევის დროს მეცნიერები გაოცებულნი იყვნენ ამ სიტყვას უზარმაზარი ძალით. და ასევე მეცნიერთა წარმოუდგენელი ექსპერიმენტი შემოქმედებითი აზროვნების გავლენის შესახებ სისასტიკესა და ძალადობაზე.
როგორ შეძლეს მათ ამის მიღწევა?

დავიწყოთ თანმიმდევრობით. ჯერ კიდევ 1949 წელს მკვლევარებმა ენრიკო ფერმიმ, ულამმა და პასტამ შეისწავლეს არაწრფივი სისტემები - რხევითი სისტემები, რომელთა თვისებები დამოკიდებულია მათში მიმდინარე პროცესებზე. ეს სისტემები უჩვეულოდ იქცეოდნენ გარკვეულ მდგომარეობაში.

კვლევამ აჩვენა, რომ სისტემები იმახსოვრებდნენ მათზე გავლენის პირობებს და ეს ინფორმაცია მათში საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში ინახებოდა. ტიპიური მაგალითია დნმ-ის მოლეკულა, რომელიც ინახავს სხეულის საინფორმაციო მეხსიერებას. ჯერ კიდევ იმ დღეებში, მეცნიერებმა ჰკითხეს საკუთარ თავს, როგორ იყო შესაძლებელი, რომ არაინტელექტუალურ მოლეკულას, რომელსაც არც ტვინის სტრუქტურები აქვს და არც ნერვული სისტემა, შეეძლო ჰქონდეს მეხსიერება, რომელიც უფრო ზუსტი იყო, ვიდრე ნებისმიერ თანამედროვე კომპიუტერს. მოგვიანებით მეცნიერებმა იდუმალი სოლიტონები აღმოაჩინეს.

სოლიტონები

სოლიტონი არის სტრუქტურული სტაბილური ტალღა, რომელიც გვხვდება არაწრფივ სისტემებში. მეცნიერთა გაოცებას საზღვარი არ ჰქონდა. ეს ტალღები ხომ ინტელექტუალური არსებებივით იქცევიან. და მხოლოდ 40 წლის შემდეგ მოახერხეს მეცნიერებმა წინსვლა ამ კვლევაში. ექსპერიმენტის არსი შემდეგი იყო: სპეციფიური ინსტრუმენტების დახმარებით მეცნიერებმა შეძლეს ამ ტალღების გზის გაკვლევა დნმ-ის ჯაჭვში. ჯაჭვის გავლისას ტალღა მთლიანად კითხულობდა ინფორმაციას. ეს შეიძლება შევადაროთ ადამიანს, რომელიც კითხულობს ღია წიგნს, მხოლოდ ასეულჯერ უფრო ზუსტი. კვლევის დროს ყველა ექსპერიმენტატორს გაუჩნდა ერთი და იგივე კითხვა - რატომ იქცევიან სოლიტონები ასე და ვინ აძლევს მათ ასეთ ბრძანებას?

მეცნიერებმა კვლევები რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მათემატიკურ ინსტიტუტში განაგრძეს. ისინი ცდილობდნენ ზემოქმედებას სოლიტონებზე საინფორმაციო საშუალებებზე ჩაწერილი ადამიანის მეტყველებით. ის, რაც მეცნიერებმა ნახეს, ყოველგვარ მოლოდინს გადააჭარბა - სიტყვების გავლენით სოლიტონები გაცოცხლდნენ. მკვლევარები უფრო შორს წავიდნენ - მათ მიმართეს ეს ტალღები ხორბლის მარცვლებისკენ, რომლებიც ადრე იყო დასხივებული რადიოაქტიური გამოსხივების ისეთი დოზით, რომ დნმ-ის ჯაჭვები გაწყდა და ისინი გახდნენ არასიცოცხლისუნარიანი. ექსპოზიციის შემდეგ ხორბლის თესლები ამოიზარდა. მიკროსკოპის ქვეშ დაფიქსირდა რადიაციის შედეგად განადგურებული დნმ-ის აღდგენა.

გამოდის, რომ ადამიანურმა სიტყვებმა მკვდარი უჯრედის გაცოცხლება შეძლო, ე.ი. სიტყვების გავლენით სოლიტონებმა დაიწყეს სიცოცხლის მომცემი ძალის ფლობა. ეს შედეგები არაერთხელ დაადასტურეს მკვლევარებმა სხვა ქვეყნებიდან - დიდი ბრიტანეთიდან, საფრანგეთიდან, ამერიკიდან. მეცნიერებმა შეიმუშავეს სპეციალური პროგრამა, რომლის დროსაც ადამიანის მეტყველება გარდაიქმნებოდა ვიბრაციებად და ზედმეტად ასახავდა სოლიტონის ტალღებს, შემდეგ კი გავლენას ახდენდა მცენარეების დნმ-ზე. შედეგად, მცენარეების ზრდა და ხარისხი მნიშვნელოვნად დაჩქარდა. ექსპერიმენტები ჩატარდა ცხოველებთანაც, მათთან კონტაქტის შემდეგ, დაფიქსირდა არტერიული წნევის გაუმჯობესება, პულსი გასწორდა და გაუმჯობესდა სომატური მაჩვენებლები.

მეცნიერთა კვლევაც ამით არ გაჩერებულა.

აშშ-სა და ინდოეთის სამეცნიერო ინსტიტუტების კოლეგებთან ერთად ჩატარდა ექსპერიმენტები ადამიანის აზროვნების გავლენის შესახებ პლანეტის მდგომარეობაზე. ექსპერიმენტები ჩატარდა არაერთხელ, ამ უკანასკნელში მონაწილეობდა 60 და 100 ათასი ადამიანი. ეს მართლაც უზარმაზარი ხალხია. ექსპერიმენტის ჩატარების მთავარი და აუცილებელი წესი იყო ადამიანებში შემოქმედებითი აზრების არსებობა. ამისთვის ადამიანები საკუთარი ნებით იკრიბებოდნენ ჯგუფებად და თავიანთი პოზიტიური აზრები ჩვენი პლანეტის გარკვეულ წერტილამდე მიმართეს. ამ დროს ამ პუნქტად აირჩიეს ერაყის დედაქალაქი ბაღდადი, სადაც მაშინ სისხლიანი ბრძოლები მიმდინარეობდა.

ექსპერიმენტის დროს ჩხუბი მოულოდნელად შეწყდა და რამდენიმე დღე არ განახლებულა, ექსპერიმენტის დღეებში კი ქალაქში მკვეთრად შემცირდა დანაშაულის მაჩვენებელი! შემოქმედებითი აზროვნების გავლენის პროცესი დაფიქსირდა მეცნიერული ინსტრუმენტებით, რომლებიც აფიქსირებდნენ დადებითი ენერგიის მძლავრ ნაკადს.

მეცნიერები დარწმუნებულნი არიან, რომ ამ ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა ადამიანის აზროვნებისა და გრძნობების მატერიალურობა და მათი წარმოუდგენელი უნარი წინააღმდეგობის გაწევა ბოროტებაზე, სიკვდილსა და ძალადობაზე. უკვე არაერთხელ, მეცნიერული გონება, თავისი წმინდა აზრებისა და მისწრაფებების წყალობით, მეცნიერულად ადასტურებს უძველეს ტრუიზმს - ადამიანის აზრებს შეუძლია შექმნაც და განადგურებაც.

თემატური სექციები:
| | | | | | | | |

რაც უფრო ფართო და ღრმა ხდება კაცობრიობის ცოდნა ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროზე, მით უფრო მკაფიოდ გამოირჩევიან უცნობის კუნძულები. სწორედ ეს არის სოლიტონები - ფიზიკური სამყაროს უჩვეულო ობიექტები.

სად იბადებიან სოლიტონები?

თავად ტერმინი სოლიტონები ითარგმნება როგორც მარტოხელა ტალღა. ისინი ნამდვილად იბადებიან ტალღებისგან და მემკვიდრეობით იღებენ მათ ზოგიერთ თვისებას.თუმცა გამრავლებისა და შეჯახების პროცესში ავლენს ნაწილაკების თვისებებს.მაშასადამე, ამ ობიექტების სახელწოდება მიღებულია ელექტრონისა და ფოტონის ცნობილ ცნებებთან, რომლებსაც მსგავსი ორმაგობა აქვთ.

პირველად ასეთი მარტოხელა ტალღა დაფიქსირდა ლონდონის ერთ-ერთ არხზე 1834 წელს. ის მოძრავი ბარგის წინ გამოჩნდა და გემის გაჩერების შემდეგ განაგრძო სწრაფი მოძრაობა, დიდხანს ინარჩუნებდა ფორმასა და ენერგიას.

ზოგჯერ წყლის ზედაპირზე გამოჩენილი ასეთი ტალღები 25 მეტრს აღწევს. ოკეანეების ზედაპირზე დაბადებული ისინი ზიანს აყენებენ და კლავენ ზღვის გემებს. ასეთი გიგანტური ზღვის კედელი, რომელიც მიაღწევს ნაპირს, ისვრის წყლის უზარმაზარ მასებს მასზე, რაც იწვევს კოლოსალურ განადგურებას. ოკეანეში დაბრუნებისას ის ათასობით სიცოცხლეს, შენობას და სხვადასხვა საგანს ართმევს.

დამახასიათებელია ნგრევის ეს სურათი. მათი წარმოშობის მიზეზების შესწავლისას მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ მათი უმეტესობა მართლაც სოლიტონის წარმოშობისა იყო. ცუნამის სოლიტონები შეიძლება წარმოიქმნას ღია ოკეანეში და მშვიდ, წყნარ ამინდში.ანუ ისინი საერთოდ არ წარმოქმნილა სხვა სტიქიურ უბედურებებს.

მათემატიკოსებმა შექმნეს თეორია, რამაც შესაძლებელი გახადა მათი წარმოშობის პირობების პროგნოზირება სხვადასხვა გარემოში. ფიზიკოსებმა გაიმეორეს ეს პირობები ლაბორატორიაში და აღმოაჩინეს სოლიტონები:

• კრისტალებში;
• მოკლე ტალღის ლაზერული გამოსხივება;
• ბოჭკოვანი სინათლის გიდები;
• სხვა გალაქტიკები;
• ცოცხალი ორგანიზმების ნერვული სისტემა;
• და პლანეტების ატმოსფეროში. ეს ვარაუდობს, რომ დიდი წითელი ლაქა იუპიტერის ზედაპირზე ასევე სოლიტონის წარმოშობისაა.

სოლიტონების საოცარი თვისებები და ნიშნები

სოლიტონებს აქვთ რამდენიმე მახასიათებელი, რაც განასხვავებს მათ ჩვეულებრივი ტალღებისგან:

• ისინი ვრცელდებიან უზარმაზარ დისტანციებზე, პრაქტიკულად მათი პარამეტრების შეცვლის გარეშე (ამპლიტუდა, სიხშირე, სიჩქარე, ენერგია);
• სოლიტონის ტალღები ერთმანეთში გადის დამახინჯების გარეშე, თითქოს ნაწილაკები ეჯახებოდნენ და არა ტალღები;
• რაც უფრო მაღალია სოლიტონის "კეხი", მით მეტია მისი სიჩქარე;
• ამ უჩვეულო წარმონაქმნებს შეუძლიათ დაიმახსოვრონ ინფორმაცია მათზე ზემოქმედების ბუნების შესახებ.

ჩნდება კითხვა: როგორ შეუძლიათ ჩვეულებრივ მოლეკულებს, რომლებსაც არ გააჩნიათ საჭირო სტრუქტურები და სისტემები, დაიმახსოვრონ ინფორმაცია? უფრო მეტიც, მათი მეხსიერების პარამეტრები აღემატება საუკეთესო თანამედროვე კომპიუტერებს.

სოლიტონის ტალღები ასევე წარმოიქმნება დნმ-ის მოლეკულებში, რომლებსაც შეუძლიათ შეინარჩუნონ ინფორმაცია სხეულის შესახებ მთელი სიცოცხლის განმავლობაში! ულტრამგრძნობიარე ინსტრუმენტების გამოყენებით შესაძლებელი გახდა სოლიტონების გზის მიკვლევა დნმ-ის მთელ ჯაჭვში. თურმე, ტალღა კითხულობს მის გზაზე შენახულ ინფორმაციას,ისევე, როგორც ადამიანი კითხულობს ღია წიგნს, მაგრამ ტალღის სკანირების სიზუსტე ბევრჯერ მეტია.

კვლევები რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიაში გაგრძელდა. მეცნიერებმა ჩაატარეს უჩვეულო ექსპერიმენტი, რომლის შედეგებიც ძალიან მოულოდნელი იყო. მკვლევარებმა გავლენა მოახდინეს სოლიტონებზე ადამიანის მეტყველებით. აღმოჩნდა, რომ სპეციალურ მედიაზე დაფიქსირებულმა სიტყვიერმა ინფორმაციამ ფაქტიურად გააცოცხლა სოლიტონები.

ამის ნათელი დადასტურება იყო კვლევები, რომლებიც ჩატარდა ხორბლის მარცვლებზე, ადრე დასხივებული რადიოაქტიურობის საშინელი დოზით. ამ ზემოქმედებით, დნმ-ის ჯაჭვები განადგურებულია და თესლი კარგავს სიცოცხლისუნარიანობას. სოლიტონების მიმართებით, რომლებიც „ახსოვდათ“ ადამიანის მეტყველებას ხორბლის „მკვდარ“ მარცვლებზე, შესაძლებელი იყო მათი სიცოცხლისუნარიანობის აღდგენა, ე.ი. ისინი აღმოცენდნენ. მიკროსკოპის ქვეშ ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა რადიაციის შედეგად განადგურებული დნმ-ის ჯაჭვების სრული აღდგენა.

განაცხადის პერსპექტივები

სოლიტონების გამოვლინებები უკიდურესად მრავალფეროვანია. ამიტომ, მათი გამოყენების ყველა პერსპექტივის პროგნოზირება ძალიან რთულია.

მაგრამ უკვე აშკარაა, რომ ამ სისტემების საფუძველზე შესაძლებელი იქნება უფრო მძლავრი ლაზერებისა და გამაძლიერებლების შექმნა, მათი გამოყენება ტელეკომუნიკაციის სფეროში ენერგიისა და ინფორმაციის გადასაცემად და მათი გამოყენება სპექტროსკოპიაში.

ჩვეულებრივი ოპტიკური ბოჭკოების მეშვეობით ინფორმაციის გადაცემისას საჭიროა სიგნალის გაძლიერება ყოველ 80-100 კმ-ში. ოპტიკური სოლიტონების გამოყენება შესაძლებელს ხდის სიგნალის გადაცემის დიაპაზონის გაზრდას პულსის ფორმის დამახინჯების გარეშე 5-6 ათას კილომეტრამდე.

მაგრამ საიდან მოდის ენერგია ასეთი ძლიერი სიგნალების მხარდასაჭერად ამხელა დისტანციებზე, საიდუმლო რჩება. ამ კითხვაზე პასუხის ძიება ჯერ კიდევ წინ არის.

თუ ეს მესიჯი გამოგადგებათ, მოხარული ვიქნები თქვენი ნახვა

მეზღვაურებმა დიდი ხანია იცოდნენ დიდი სიმაღლის ერთი ტალღების შესახებ, რომლებიც ანადგურებენ გემებს. დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ეს მხოლოდ ღია ოკეანეში ხდება. თუმცა, უახლესი მონაცემები მიუთითებს, რომ ზღვისპირა რაიონებში ასევე შეიძლება გამოჩნდეს ერთჯერადი თაღლითური ტალღები (20-30 მეტრამდე სიმაღლე), ან სოლიტონები (ინგლისური სოლიტარიდან - "სოლიტარი"). ბირმინგემის ინციდენტი ჩვენ ვიყავით დურბანის სამხრეთ-დასავლეთით დაახლოებით 100 მილის დაშორებით კეიპტაუნისკენ მიმავალ გზაზე. კრეისერი მოძრაობდა სწრაფად და თითქმის უგორავოდ, წააწყდა ზომიერ ადიდებას და ქარის ტალღებს, როდესაც მოულოდნელად ჩავვარდით ხვრელში და დავეშვით შემდეგი ტალღისკენ, რომელიც შემოვიდა პირველი იარაღის კოშკებში და დაეჯახა ჩვენს ღია კაპიტნის ხიდს. დავარტყი და ზღვის დონიდან 10 მეტრის სიმაღლეზე აღმოვჩნდი ნახევარმეტრიან წყლის ფენაში. გემმა ისეთი დარტყმა განიცადა, რომ ბევრმა გადაწყვიტა, რომ ტორპედირებული ვიყავით. კაპიტანმა სასწრაფოდ შეამცირა სიჩქარე, მაგრამ ეს სიფრთხილე უშედეგო აღმოჩნდა, რადგან ზომიერი ნაოსნობის პირობები აღდგა და მეტი "ნახვრეტი" არ დაფიქსირებულა. ეს არის შემთხვევა, რომელიც ღამით ჩაბნელებულ გემთან მოხდა. იყო ერთ-ერთი ყველაზე ამაღელვებელი ზღვაზე. მე მჯერა, რომ ასეთ პირობებში დატვირთული გემი შეიძლება ჩაიძიროს“. ასე აღწერს ბრიტანელი ოფიცერი კრეისერ ბირმინგემიდან მოულოდნელ შეხვედრას ერთ კატასტროფულ ტალღასთან. ეს ამბავი მეორე მსოფლიო ომის დროს მოხდა, ამიტომ გასაგებია ეკიპაჟის რეაქცია, რომელმაც გადაწყვიტა, რომ კრეისერი ტორპედირებული იყო. 1909 წელს ორთქლის გემ Ouarita-ს მსგავსი ინციდენტი ასე წარმატებით არ დასრულებულა. მასში 211 მგზავრი და ეკიპაჟი იყო. ყველა დაიღუპა. ასეთ ცალკეულ ტალღებს, რომლებიც მოულოდნელად ჩნდებიან ოკეანეში, ფაქტობრივად, თაღლითურ ტალღებს ან სოლიტონებს უწოდებენ. როგორც ჩანს. ნებისმიერ ქარიშხალს შეიძლება ეწოდოს მკვლელი... ბოლოს და ბოლოს, მართლა რამდენი გემი დაიღუპა ქარიშხლის დროს და იღუპება ახლა? რამდენმა მეზღვაურმა იპოვა თავისი უკანასკნელი თავშესაფარი მძვინვარე ზღვის სიღრმეში? და მაინც არის ტალღები. ზღვის ქარიშხლების და თუნდაც ქარიშხლების შედეგად წარმოქმნილებს არ უწოდებენ "მკვლელებს". ითვლება, რომ სოლიტონთან შეხვედრა სავარაუდოდ აფრიკის სამხრეთ სანაპიროზეა. როდესაც სუეცის არხის წყალობით სატრანსპორტო საზღვაო მარშრუტები შეიცვალა და გემებმა შეწყვიტეს ცურვა აფრიკის ირგვლივ, შეტაკებების რაოდენობა შემცირდა. მიუხედავად ამისა, მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ, 1947 წლიდან დაწყებული, დაახლოებით 12 წელიწადში, ძალიან დიდი გემები, ბოსფონტეინი, შეხვდნენ სოლიტონებს. "Giasterkerk", "Orinfontein" და "Jacherefontein", არ ჩავთვლით უფრო მცირე ადგილობრივ გემებს. არაბეთ-ისრაელის ომის დროს სუეცის არხი პრაქტიკულად დაიხურა და აფრიკის ირგვლივ გემების მოძრაობა კვლავ ინტენსიური გახდა. World Glory სუპერტანკერი, რომლის გადაადგილება 28 ათას ტონაზე მეტი იყო, გარდაიცვალა 1968 წლის ივნისში თაღლითურ ტალღასთან შეტაკების შედეგად. ტანკერმა ქარიშხლის გაფრთხილება მიიღო და როცა ქარიშხალი მოახლოვდა, ყველაფერი ინსტრუქციის მიხედვით განხორციელდა. ცუდი არაფერი იყო მოსალოდნელი. მაგრამ ჩვეულებრივ ქარის ტალღებს შორის, რომლებიც სერიოზულ საფრთხეს არ წარმოადგენდნენ. უცებ გამოჩნდა უზარმაზარი ტალღა, დაახლოებით 20 მეტრის სიმაღლეზე, ძალიან ციცაბო ფრონტით. მან ასწია ტანკერი ისე, რომ მისი შუა ტალღა დაეყრდნო, ხოლო მშვილდი და მშვილდის ნაწილები ჰაერში იყო. ტანკერი ნედლი ნავთობით იყო დატვირთული და საკუთარი წონის ქვეშ განახევრდა. ეს ნახევრები გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ინარჩუნებდნენ გამძლეობას, მაგრამ ოთხი საათის შემდეგ ტანკერი ფსკერზე ჩაიძირა. მართალია, ეკიპაჟის უმეტესობა გადაარჩინა. 70-იან წლებში გაგრძელდა თაღლითური ტალღის „შეტევები“ გემებზე. 1973 წლის აგვისტოში გემმა Neptune Sapphire, რომელიც მიცურავდა ევროპიდან იაპონიაში, ჰერმისის კონცხიდან 15 მილის დაშორებით, დაახლოებით 20 მეტრი წამში ქარი, განიცადა მოულოდნელი დარტყმა ერთი ტალღისგან, რომელიც არსაიდან მოვიდა. დარტყმა იმდენად ძლიერი იყო, რომ გემის მშვილდი, დაახლოებით 60 მეტრის სიგრძის, კორპუსიდან გაწყდა! გემი „ნეპტუნი საფირი“ იმ წლებისთვის ყველაზე მოწინავე დიზაინის მქონე იყო. მიუხედავად ამისა, თაღლითურ ტალღასთან შეხვედრა მისთვის საბედისწერო აღმოჩნდა. საკმაოდ ბევრი მსგავსი შემთხვევაა აღწერილი. ბუნებრივია, კატასტროფების საშინელ სიაში შედის არა მხოლოდ დიდი გემები, რომლებზეც არსებობს ეკიპაჟის გადარჩენის შესაძლებლობა. მცირე გემებისთვის თაღლითური ტალღების შეტაკება ყველაზე ხშირად ბევრად უფრო ტრაგიკულად მთავრდება. ასეთი გემები არა მხოლოდ განიცდიან მძიმე დარტყმას. შეუძლია გაანადგუროს ისინი, მაგრამ ციცაბო წინა ფრონტზე ტალღები ადვილად შეიძლება გადატრიალდეს. ეს ისე სწრაფად ხდება, რომ შეუძლებელია ხსნის დათვლა ეს ცუნამი არ არის. პირველი აზრი, რომელიც ინფორმირებული მკითხველის თავში მოდის, არის ცუნამი. გრავიტაციული ტალღების კატასტროფული „დარბევის“ შემდეგ აზიის სამხრეთ-აღმოსავლეთ სანაპიროზე, ბევრს წარმოუდგენია ცუნამი, როგორც წყლის საშინელი კედელი ციცაბო წინა ფრონტით, რომელიც ეჯახება ნაპირს და ანადგურებს სახლებსა და ადამიანებს. მართლაც, ცუნამს ბევრი რამ შეუძლია. ჩრდილოეთ კურილის კუნძულების მახლობლად ამ ტალღის გამოჩენის შემდეგ, ჰიდროგრაფებმა, რომლებიც სწავლობდნენ შედეგებს, აღმოაჩინეს ღირსეული ზომის ნავი, რომელიც სანაპირო ბორცვებზე გადააგდეს კუნძულის ინტერიერში. ანუ ცუნამის ენერგია უბრალოდ გასაოცარია. თუმცა, ეს ყველაფერი ეხება ცუნამებს, რომლებიც ნაპირზე „შეტევას“ ახორციელებენ. რუსულად თარგმნილი ტერმინი "ცუნამი" ნიშნავს "დიდ ტალღას ნავსადგურში". ღია ოკეანეში მისი აღმოჩენა ძალიან რთულია. იქ ამ ტალღის სიმაღლე, როგორც წესი, არ აღემატება ერთ მეტრს, ხოლო საშუალო, ტიპიური ზომები ათობით სანტიმეტრია. და ფერდობი უკიდურესად მცირეა, რადგან ასეთ სიმაღლეზე მისი სიგრძე რამდენიმე კილომეტრია. ასე რომ, ცუნამის გამოვლენა ქარის გაშვებული ტალღების ან შეშუპების ფონზე თითქმის შეუძლებელია. რატომ ხდება ცუნამი ასეთი შემზარავი, როდესაც ისინი "შეტევას" ნაპირზე? ფაქტია, რომ ეს ტალღა თავისი დიდი სიგრძის გამო წყალს მოძრაობაში აყენებს ოკეანის მთელ სიღრმეზე. და როდესაც, გავრცელებისას, აღწევს შედარებით არაღრმა ადგილებში, წყლის მთელი ეს კოლოსალური მასა ამოდის სიღრმიდან. ასე ხდება "უწყინარი" ტალღა ღია ოკეანეში სანაპიროზე დამანგრეველი. ასე რომ, თაღლითური ტალღები არ არის ცუნამი. სინამდვილეში, სოლიტონები არაჩვეულებრივი და ნაკლებად შესწავლილი ფენომენია. მათ ტალღებს უწოდებენ, თუმცა სინამდვილეში ისინი სხვა რამეა. სოლიტონების გაჩენისთვის, რა თქმა უნდა, საჭიროა გარკვეული საწყისი იმპულსი, ზემოქმედება, თორემ საიდან მოდის ენერგია, მაგრამ არა მარტო. ჩვეულებრივი ტალღებისგან განსხვავებით, სოლიტონები ვრცელდებიან დიდ დისტანციებზე ენერგიის ძალიან მცირე გაფრქვევით. ეს არის საიდუმლო, რომელიც ჯერ კიდევ ელოდება შესწავლას. სოლიტონები პრაქტიკულად არ ურთიერთობენ ერთმანეთთან. როგორც წესი, ისინი სხვადასხვა სიჩქარით ვრცელდება. რა თქმა უნდა, შეიძლება მოხდეს, რომ ერთი სოლიტონი დაეწიოს მეორეს და შემდეგ ისინი შეჯამდეს სიმაღლეში, მაგრამ შემდეგ ისინი მაინც იფანტებიან საკუთარ ბილიკებზე. რა თქმა უნდა, სოლიტონების დამატება იშვიათი მოვლენაა. მაგრამ არსებობს კიდევ ერთი მიზეზი მათი ციცაბოსა და სიმაღლის მკვეთრი ზრდისთვის. ეს არის წყალქვეშა ბორცვები, რომლებშიც სოლიტონი "გადის". ამავდროულად, ენერგია აისახება წყალქვეშა ნაწილში და ტალღა, როგორც იქნა, "იფრქვევა" ზემოთ. მსგავსი სიტუაცია შეისწავლა საერთაშორისო სამეცნიერო ჯგუფმა ფიზიკური მოდელების გამოყენებით. ამ კვლევების საფუძველზე შესაძლებელია გემების უფრო უსაფრთხო მარშრუტების შემუშავება. მაგრამ ჯერ კიდევ ბევრი საიდუმლოა, ვიდრე შესწავლილ მახასიათებლებს, და თაღლითური ტალღების საიდუმლო ჯერ კიდევ ელის მის მკვლევარებს. სოლიტონები განსაკუთრებით იდუმალია ზღვის წყლებში, ეგრეთ წოდებულ „სიმკვრივის ნახტომის ფენაზე“. ამ სოლიტონებმა შეიძლება გამოიწვიოს (ან უკვე გამოიწვია) წყალქვეშა კატასტროფები.