孤子

1、孤子,指孤兒。語出《禮記·深衣》:“如孤子,衣純以素。”

2、指一種特殊形式的超短脈衝,也叫孤立波。

基本介紹

  • 中文名:孤子
  • 拼音:gū zǐ
  • 注音:ㄍㄨ ㄗㄧˇ
  • 解釋:少年喪父者,或幼無父母者
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詞語概念

基本信息

基本解釋

1. [orphan]∶孤兒。少年喪父者,或幼無父母者。
2. [son bereaved of his parents]∶見“孤哀子”。
3.圍棋術語。孤子,是一種圍棋術語,表示被圍困的棋子。

引證解釋

1. 年少喪父者,或幼無父母者。
禮記·深衣》:“如孤子,衣純以素。” 鄭玄 註:“三十以下無父稱孤。”《管子·輕重己》:“民生而無父母,謂之孤子。”《楚辭·九章·悲迴風》:“孤子唫而抆淚兮,放子出而不還。” 戰國 楚 宋玉 《高唐賦》:“孤子寡婦,寒心酸鼻。”參見“ 孤哀子 ”。
2. 古代居父母喪者的自稱。
《南史·宋巴陵哀王休若傳》:“ 沉 居母喪被起,聲樂酣飲,不異吉人。衣冠既無殊異,並不知 沉 居喪。 沉 嘗自稱孤子,眾乃駭愕。” 南朝 梁 袁昂 《答服問書》:“孤子夙以不天,幼傾乾廕,資敬未奉,過庭莫承。” 清 趙翼 《陔餘叢考·孤哀子》:“今人父亡稱孤子,母亡稱哀子……孤哀之分稱,實始於 唐 。”
3. 古代專指為國事而死者之子。
《周禮·天官·外饔》:“邦饗耆老孤子。” 鄭玄 註:“孤子者,死王室者之子也。”《左傳·哀公二十七年》:“ 齊 師將興, 陳成子 屬孤子三日朝。” 杜預 註:“屬會死事者之子,使朝三日以禮之。”

超短脈衝孤子

簡介

孤子(Soliton)又稱孤立波,是一種特殊形式的超短脈衝,或者說是一種在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變的脈衝狀行波。有人把孤子定義為:孤子與其他同類孤立波相遇後,能維持其幅度、形狀和速度不變。

內容

孤子這個名詞首先是在物理流體力學中提出來的。1834年,英國科學家約翰·斯科特·羅素觀察到這樣一個現象:在一條窄河道中,迅速拉一條船前進,在船突然停下時,在船頭形成的一個孤立的水波迅速離開船頭,以每小時14~15km的速度前進,而波的形狀不變,前進了2~3km才消失。他稱這個波為孤立波
孤子
其後,1895年,卡維特等人對此進行了進一步研究,人們對孤子有了更清楚的認識,並先後發現了聲孤子、電孤子和光孤子等現象。從物理學的觀點來看,孤子是物質非線性效應的一種特殊產物。
數學上看,它是某些非線性偏微分方程的一類穩定的、能量有限的不彌散解。即是說,它能始終保持其波形和速度不變。孤立波在互相碰撞後,仍能保持各自的形狀和速度不變,好像粒子一樣,故人們又把孤立波稱為孤立子,簡稱孤子。
由於孤子具有這種特殊性質,因而它在等離子物理學、高能電磁學、流體力學非線性光學等領域中得到廣泛的套用。
1973年,孤立波的觀點開始引入到光纖傳輸中。在頻移時,由於折射率的非線性變化與群色散效應相平衡,光脈衝會形成一種基本孤子,在反常色散區穩定傳輸。由此,逐漸產生了新的電磁理論——光孤子理論,從而把通信引向非線性光纖孤子傳輸系統這一新領域。光孤子(soliton)就是這種能在光纖中傳播的長時間保持形態、幅度和速度不變的光脈衝。利用光孤子特性可以實現超長距離、超大容量的光通信。

特徵

1,孤子是具有sech2(x)分布形式的孤立脈衝.
2,孤子之間相互穿越前後保形.
3,孤子的行進速度與其幅度相關,幅度越大,行進速度越快.
4,孤子間的碰撞是非線性的。也即孤子間的相向碰撞與超越碰撞表現出不同的性質.
5,單一激勵脈衝可演化成為幅度不同的孤子串.

固體孤子

水和氣體都是流體,不流動的固體中也會存在孤子嗎?
首先進行固體孤子方面研究的是美國物理學家費米和他的兩個同事。1952年開始,他們利用當時美國用於設計氫彈的計算機,試圖證明統計物理學中的“能量均分定理”,或者叫“能量民主原理”。
在計算機的幫助下,費米決心研究一下金屬中的振動。金屬的內部結構包含穩定的原子排列結構,叫做原子晶格。當能量以熱量形式進入金屬時,會引起原子振動。但由於這些原子在晶格中相互束縛,所以它們以集體動作的方式振動,按照能量均分原理,倘若熱能進入一部分晶格中,那么不久,能量就會分散到其他的晶格中,所有晶格都會產生振動。
在20世紀50年代,沒有人認真思考過固體孤子,所以三位科學家對自己的計算結果十分自信:進入晶格的能量不久就會在所有晶格振動中平均分配。
剛開始,晶格中的能量分布於科學家的構想吻合,但隨後發生了奇異的一幕:開始時集中在某一振動的晶格上的能量,隨時間的流逝,並不是均勻分配到其他晶格上,而是每經過一段時間後,能量又回到原來的晶格中,就好像滴入清水盆中的紅墨水,開始時無規則地運動,分布到整盆水中,然後又匪夷所思地聚集到當初落到水面的那個位置,重新形成一滴紅墨水!
這是金屬中奇異的“復歸”現象:給振動的晶格足夠的時間,這種現象就會反覆出現。
對這種現象的唯一解釋,就是金屬中出現了孤子。在普通的固體中,振動波的傳遞似乎是向各個方向的,但是對於費米模型的分析顯示,固體中也會形成孤子,它以波的形式沿晶格做定向運動,並不發生擴散。正是金屬特殊的晶格結構孕育了固體孤子的產生條件。
後來,通過對振動沿固體原子晶格運動方式的研究,科學家發現,突然擊打金屬棒的一端,會產生機械能孤子,它將不受干擾地向金屬棒的另一端傳播。

氣體孤子

後來人們發現孤子的身影不僅僅停留在水面上,在大氣中也存在孤子現象。
最早記錄的大氣孤子,可能要算1951年6月19日席捲美國堪薩斯的冷空氣團。在2km的高空,氣壓陡然變化,記錄顯示,改孤子的軀幹有160km長,以每小時20km的速度推進了幾百千米。這種氣團看似與大氣之間發生著擾動,卻長時間保持著穩定,孤子的能量衰減很慢,形態也很穩定。
氣體孤子不僅在地球的大氣中能夠觀測到,而且在其他行星的大氣中也觀測到。目前,太陽系中最出名的氣體孤子大概非木星的大紅斑莫屬。
孤子在人體中也有存在。
科學家很早就提出了神經傳導的模型,知道信號傳輸與某種形式的電活動有關。但舊理論的致命弱點在於,電線中的電信號能以接近光速傳送,但是到了人體,神經信號的傳輸速度則不到10m/s。如何解釋神經信號的傳輸速度讓科學家很頭疼。
二戰後,科學研究逐漸揭示出人體神經的工作原理。人們發現,神經信號的傳遞根本不像電話線中的電信號那樣以光速傳遞;相反,神經信號以恆定的速度、穩定的形態沿神經傳播。這個特徵使人們把神經信號和孤子聯繫起來,提出了神經孤子的說法,他們把神經孤子稱為“思維的基本粒子”。

孤子隧道

甚至磁場亦可具有孤子行為,這時孤子表現出另一個顯著特徵——“開隧道”的能力。
一般而言,磁場能十分容易地穿過一塊金屬。這就是能夠把釘子掛在磁鐵一端,然後用這枚 釘子吸起另一枚釘子的原因。但在超導金屬中,磁的“透明性”被突然關閉。在臨界溫度處 ,即金屬轉變為超導體(它本身是一個孤子)的那點處,可以發現磁場突然不能進入其中。
然而,若這一磁場變得再一些、再一些,則磁場中會存在一點,在此處將產生孤子式磁渦旋,它能滲透開隧進入超導體。實際上,這是一個孤子穿過另一個孤子。

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