Краткая история солитонов
Изучение солитонов началось с публикации в 1834 г. Дж. С. Рассела. Он описал в ней свои наблюдения уединённой волны-солитона в судоходном канале, как выпуклость на поверхности воды колоколообразной формы: солитон «выкатился» из-под баржи, замедлившей своё движение в судоходном канале. Рассел полагал, что солитон — это волна трансляции кинетической энергии судна. Термин «солитон» появился позже (37, с. 40; 38).
Для формирования солитонных представлений энергии наиболее важными оказались результаты известных исследований русского кораблестроителя А. Н. Крылова. В его исследованиях эта волна также имеет выпуклую, «колоколообразную форму» (66). Анализ эмпирических фактов в исследованиях Крылова приводит к выводу, что колоколообразная форма волны на поверхности воды — частный случай волны в водной среде, слой которой ограничен с двух сторон другими средами с иными физико-химическими свойствами. Одна из границ (поверхность воды) имеет возможность деформироваться, вследствие чего солитон Рассела удаётся наблюдать извне. Крылов установил, что уединённая волна далеко не всегда правильной колоколообразной формы образуется под днищем судна в достаточно мелком водоёме и возникает только в слое воды, ограниченном смоченными поверхностью плоского днища судна и плоским дном водоёма. Уединённые волны, «выкатывающиеся» из-под днища при совершении судном маневра и «всплывающие» на поверхность воды, возникают при строго определённых соотношениях «толщины слоя» и количества движения локального объёма возмущённой среды в этом слое, в который производится передача (трансляция или «накачка») кинетической энергии движущегося судна.
Во время движения судна весь слой воды между дном водоёма и днищем судна, вследствие вязкости воды, «скатывается» в шнек (вихрь) с горизонтальной осью вращения. Шнек, «освободившийся» от судна, совершающего маневр, как волна возмущения (как завершившаяся трансляция кинетической энергии судна) продолжает «поступательное движение», взаимодействуя с невозмущённой водной средой, буквально всплывает к поверхности воды. Равнодействующие силы (вектор лобового сопротивления, сила тяжести и момент вращения), приложенные к шнеку как целому, как локальной динамически прочной структуре энергии, не пересекаются в геометрическом центре массы воды в шнеке. Согласно эффекту Магнуса, на шнек, как целостностную геометрическую структуру, действует аэродинамическая сила Магнуса (8, с. 387). Вертикальная составляющая силы Магнуса (аэродинамическая подъёмная сила) «выталкивает» шнек из воды, поскольку он, как любая жидкая или газообразная вращающаяся среда (вихрь), обладает «динамической упругостью». Это эмпирический факт. Согласно теоремам идеальной жидкости Гельмгольца шнек-вихрь, вследствие горизонтальности оси, должен замкнуться торцами сам на себя, а не на границы раздела сред (поверхность воды и дно водоёма), как, например, это имеет место в атмосферных циклонах. Продолжая поступательное движение в горизонтальном направлении, «длинный шнек», «оторвавшийся» от судна, эволюционирует в тор (замыкается торцами), а затем, под действием трёх названных сил, многократно сворачиваясь, — в сферическую вихревую пелену — солитон (39, с. 454). На поверхности воды образуется выпуклость колоколообразной формы — «наш со- лигон», большая часть массы которого скрыта под водой. «Вес выпуклости» воды уравновешен гидродинамической подъёмной силой, вертикальной составляющей силы Магнуса, деформирующих оболочку солитона.
Сферические солитоны отличаются удивительной стабильностью своей формы, противоречащей обычным диссипативным свойствам материи, из которой они устроены. Например, «динамическая суперпозиция» жидкостных солитонов в муфте гидравлической передачи в целом может превосходить своей динамической жёсткостью и прочностью металлоконструкции муфты. Динамическая жёсткость и ударная прочность солитонной структуры жидкости в целом возрастает пропорционально скорости циркуляции (прецессии) главных осей солитонов, возникающих в муфте, вследствие её вращения. Подобными свойствами обладают электромагнитные солитоны в электрических машинах и световые солитоны в оптических световодах. Динамическая упругость сферических и вихревых структур энергии как элементарных структур материи-энергии и эфира, была предметом целенаправленных исследований учёными, начиная с XVII века.