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发信人: monica (怎么报告你), 信区: UIBE
标 题: 4.5 孤子隧道
发信站: BBS 水木清华站 (Mon Apr 5 23:50:54 2004), 转信
4.5 孤子隧道
甚至磁场亦可具有孤子行为，这时孤子表现出另一个显著特征——“开隧道”的能力。
一般而言，磁场能十分容易地穿过一块金属。这就是能够把钉子挂在磁铁一端，然后用这枚
钉子吸起另一枚钉子的原因。但在超导金属中，磁的“透明性”被突然关闭。在临界温度
处 ，即金属转变为超导体(它本身是一个孤子)的那点处，可以发现磁场突然不能进入其中
。
图4.5 (图中文字由上至下为：磁场，超导体 ，磁场。)
然而，若这一磁场变得再强一些、再大一些，则磁场中会存在一点，在此处将产生孤子式磁
涡旋，它能渗透或开隧进入超导体。实际上，这是一个孤子穿过另一个孤子。
图4.6 (图中文字为：超导体)
在超流体中也发现了孤子涡旋，超流体指不产生湍流地流动的流体。在这种情况下，形成的
不是磁流涡旋，而是旋转超流体的细长圆柱或弦丝，它们在超流状态下组成非常古怪的结
构 。有些科学家认为，孤子涡旋或孤子“弦”在大爆炸之后数秒内形成，扮演量子客体的
角色 ，物质围绕它们集聚为星系和星团。
另一类渗透孤子称为“自发透明”孤子，它显示了光和物质参与非线性相互作用时出现的情
况。
晶体(如钻石、石英、岩盐等)对光透明，而其它固体反射和吸收射在其上的一切光。在这些
吸收系统中，任何打算透过固体的光能均即刻为其原子所吸收。然后吸收的能量以原子振
动 的形式(即热量形式)耗散掉。因而试图迫使光通过不透光物质的唯一办法是，加热其表
面。
不过，若照射在固体上的光特别强，比如采用激光器发出的极高的能量团，则固体变得透光
，光脉冲不被吸收地穿过。
这一魔帽效应的原因何在?在强大激光的激发下，晶格中的所有原子都被泵浦到受激态。这
些受激原子与光发生非线性相互作用，两者立刻浑然而成一个完整系统，此系统沿其波前
集 体动作。穿过上述不透光系统的孤子严格说既不是光，也不是原子激发，而是两者复杂
的非 线性组合——一种理论家们称之为“偏振子”的新型孤子。
在利用热核能方面，孤子穿隧亦有作用。我们目前的核能形式——裂变——利用的是铀核
分裂时释放的能量。相反，聚变就是把核聚到一起，而不是使之分解。
在聚变反应堆中，氢核或氢同位素核被加热到极高的温度，以至待其碰撞时，它们的速度足
以把它们合为一体。碰撞产生氦，放出强大的能量。发展核聚变，一是需要得到极高温的
等 离子体(等离子体可视为自由运动核之“海”)，二是在等离子体加温到几百万度时要找
到 盛装它的办法，两者应结合起来。
在科学家们付出极大努力和智慧来解决等离子体约束问题的同时，他们还要设法加热氢等离
子体到所需的温度。一个办法是把无线电波引入等离子体内部。麻烦在于，这些波只加热
了 等离子体的外部区，尚不足以穿透等离子体进入中心，而那里正需要高温。这正是穿隧
孤子 大显身手的地方。
在计算机计算中，科学家们发现，孤子在面对壁垒时，呈现的行为很古怪。象无线电波这样
的正常线性波在等离子体壁垒处被反射，只有很小的百分比在壁垒原子间穿过。因为强行
穿 过壁垒需要大量能量，故大多数线性辐射被反射回来，实际上仅有极小一部分透过。但
非线 性效应出现时所产生的孤子将打通隧道、穿过壁垒，绝无损失地在壁垒另一面出来。
一些科 学家相信，他们将能够使射频孤子直接打洞进入等离子体内部，将其加热。
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※ 来源:·BBS 水木清华站 smth.org·[FROM: 162.105.31.*]
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