Аннотация: Проведен анализ процессов образования солитона. Показано, что солитон можно рассматривать как основу для проявления не только в микромире (в волноводах различного происхождения), но и в макромире. На этой основе предложен механизм и порядок образования элементов в Периодической системе элементов.

Ключевые слова: электромагнитный солитон, система, Периодическая система элементов.

Среди физических явлений одним из наиболее удивительных и красивых волновых явлений является образование уединенных волн, или солитонов, распространяющихся в виде импульсов неизменной формы и во многом подобных частицам.

Солитоны являются одним из наиболее интересных и перспективных для практического применения объектов. Солитон поистине «многолик»: явления солитонов наблюдаются в кристаллах, магнитных материалах, волоконных световодах, в атмосфере Земли и других планет, в галактиках и даже в живых организмах. Оказалось, что и цунами, и нервные импульсы, и дислокации в кристаллах (нарушения периодичности их решеток) ‒ все это солитоны!

Несмотря на то, что солитоны известны науке более 180 лет, исследователями продолжают открываться все новые свойства солитонов. Это вызвано как исключительным разнообразием типов солитонов и необычностью их физики, так и их потенциалом для приложений в телекоммуникационных технологиях. Солитонные волны, как в континуальных, так и в дискретных физических системах, могут переносить энергию, импульс, массу, электрический и топологический заряд, другие физические величины, а также информацию [2].

Трудно даже перечислить все области приложения солитонов: гидродинамика, нелинейная оптика, физика плазмы, сверхпроводимость, магнетизм, теория поля и физика элементарных частиц, биофизика, — словом, солитоны играют исключительно важную роль в современной физике.

В последнее время интерес к солитонам быстро растет. Это вызвано как исключительным разнообразием типов солитонов и необычностью их физики, так и их приложений в различных технологиях.

Солитон как устойчивая уединенная волна может возникать в нелинейных средах. В отличие от обычных волн, солитоны не рассеиваются при движении, не меняют форму и высоту при взаимодействии друг с другом, то есть ведут себя скорее как частицы, из-за чего их часто называют частицеподобными волнами.

Уникальность солитонных процессов в нелинейных динамических системах вызвала огромный интерес у физиков и математиков всех направлений, так что эта область может уверенно претендовать на роль междисциплинарной проблемы современной математической физики. В солитоне на макроскопическом уровне реализуется объект, в котором проявляются одновременно как волновые, так и корпускулярные свойства (принцип дуализма), т.е. то, что постулировалось до сих пор физиками-теоретиками: локальный бегущий волновой импульс, компактная когерентная структура, устойчивое решение полевого уравнения и частицеподобные свойства.

За сравнительно короткий промежуток времени (два с половиной десятилетия) произошло рождение и расцвет теории солитонов. Эта теория оказала заметное влияние, как на развитие физики, так и на математику. С точки зрения физики она дала обширный материал для более глубокого понимания нелинейных явлений, позволила разрешить ряд парадоксальных задач, выявила большое количество нетривиальных интегрируемых моделей. Этот расцвет, прежде всего, был стимулирован потребностями фундаментальной и прикладной физики.

Солитонные явления оказались универсальными и обнаружились в математике, гидромеханике, акустике, радиофизике, астрофизике, биологии, океанографии, оптической технике. Сейчас изучают солитоны в кристаллах, магнитных материалах, сверхпроводниках, в живых организмах, в атмосфере Земли и других планет, в галактиках. По-видимому, солитоны играли важную роль в процессе эволюции Вселенной. Выявлены условия возникновения солитонов в солнечной короне, магнитосфере и ионосфере Земли.

Многие физики сейчас увлечены идеей, что элементарные частицы (например, протон) тоже можно рассматривать как солитоны. Современные теории элементарных частиц предсказывают различные, пока не наблюдавшиеся солитоны, например солитоны, несущие магнитный заряд [3].

То есть «в самой природе солитона заложено восхитительное обилие возможностей, реально объединяющих в себе все фундаментальные взаимодействия!». При этом «электромагнитный солитон является ключевым элементом теории всего комплекса взаимодействий, существующих в природе» [1].

Ранее автором был представлен механизм образования электромагнитного солитона в виде процесса объединения двух поляризованных частиц, отличающихся друг от друга только противоположными направлениями полей в их структурах [5].

Указанное слияние происходит следующим образом.

формате PDF (895Кб)