Aktuální číslo:

2020/3

Téma měsíce:

Bod zlomu

Jak vědci dělali vlnky

(pozorování solitonové vlny)
 |  6. 12. 1995
 |  Vesmír 74, 673, 1995/12

„Pozoroval jsem pohyb lodi, kterou úzkým kanálem táhl pár koní, když tu náhle loď zastavila – ne tak vodní masa uvedená plavidlem do pohybu; ta se shromáždila kolem přídi lodi ve stavu prudkého vzedmutí a pak se náhle od něho odpoutala. Valila se vpřed velikou rychlostí, majíc tvar osamělého širokého hrbu; oblý, hladký a dobře určený vodní útvar pokračoval v běhu kanálem bez zjevné změny tvaru či snížení rychlosti. Následoval jsem vlnu na svém koni a viděl jsem, že se stále žene rychlostí osm až devět mil za hodinu, zachovávajíc původní formu asi třicet stop dlouhou a jednu či jeden a půl stopy vysokou. Výška vlny postupně klesala, než se mi po jedné nebo dvou mílích ztratila v záhybech kanálu. Takové bylo v měsíci srpnu 1834 moje první setkání s tímto výjimečným a krásným jevem.“

Tak popsal pozorování solitonové vlny na Union kanálu v Edinburghu před 161 lety skotský inženýr John Scott Russell, věhlasný konstruktér lodních trupů a zanícený vědec (poprvé experimentálně ověřil Dopplerův jev – změnu frekvence vlnění, např. zvuku, při vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele). Po pozorování podivné vlny Russell prováděl v nádrži na své zahradě experimenty, kterými ukázal neobyčejnou stabilitu solitonové vlny v mělké vodě. Věřil, že objevil významný jev, a dnešní věda mu dává za pravdu.

Solitonové vlny, dlouho pokládané za pouhou kuriozitu, jsou dnes dobře matematicky popsány jako nelineární vlnění a uvádějí se jako typický příklad nelineárního fyzikálního jevu. Solitonové světelné pulzy se například využívají pro rychlé a téměř bezztrátové šíření signálů v optických vláknech. (V tomto případě nelineární vlastnosti skla vyrovnávají rozšiřování pulzu v důsledku disperze – tedy toho, že různé frekvence světla se šíří různě rychle.)

Letos během letní konference o nelineárních vlnách ve fyzice a biologii, která se konala na Heriotově-Wattově univerzitě v Edinburghu, provedli zúčastnění vědci rekonstrukci vlny, jakou pozoroval J. S. Russell. Experiment byl součástí slavnostního otevření nového akvaduktu, pojmenovaného právě po Russellovi (Nature 377, 373, 1995). Sláva nelinearitám!

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Jan Valenta

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlastnostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovodičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Doporučujeme

(Korona)virus je virus, je virus, je virus...

(Korona)virus je virus, je virus, je virus...

Libor Grubhoffer  |  31. 3. 2020
Vypůjčil jsem si odpověď francouzského mikrobiologa André Lwoffa na otázku, co je to virus. André Lwoff (1902-1994), Nositel Nobelovy ceny za...
Dívčí tajemství a globální pandemie

Dívčí tajemství a globální pandemie

David Storch  |  29. 3. 2020
Všichni to známe. Dívky mají vážná tajemství, které nikdy nikomu neprozradí. Tedy snad jen své nejlepší kamarádce, to je ale v pořádku, poněvadž...
Život není jako dřív. A dlouho nebude

Život není jako dřív. A dlouho nebude

Pavel Plevka  |  27. 3. 2020
Kontrolované provedení populace infekcí SARS-CoV-2 tak, aby nebyl zahlcen náš zdravotní systém, bude trvat několik let, během kterých bude třeba...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné