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Soliton
einsam an der freien Wasseroberfläche in einer Laborrinne

EIN einsam ist ein spezielles Wellenphänomen. Es ist ein Einzelgänger-Golf, das über lange Distanzen seine Form behält. Dieses Phänomen kann auftreten mit Wellen in Flüssigkeiten, aber auch in Optik, Magnetismus und in anderen physikalischen Systemen – wie dem Josephson-Kreuzung. In all diesen Fällen geht es um nichtlineare Systeme. Wo in linearen Systemen ein lokales Wellenpaket schnell durchläuft Dispersion zerfallen wird, wird in einem Soliton der Dispersionseffekt genau durch die Effekte der Nichtlinearität negiert.

Eigenschaften Soliton

Die Haupteigenschaften eines Solitons sind:[1]

  1. Ein Soliton breitet sich mit konstanter Geschwindigkeit aus, ohne seine Form zu ändern.
  2. Ein Soliton ist ein lokales Phänomen.
  3. Ein Soliton geht unverändert aus der Wechselwirkung mit einem anderen Soliton hervor, möglicherweise mit einem Phasenverschiebung ("Verschiebung") auftritt.

In linearen Systemen ist der Fortpflanzungsrate einer Welle abhängig von der Wellenlänge. EIN Periodisch So kann sich eine Welle mit einer Wellenlänge auch in linearen Medien ausbreiten, ohne ihre Form zu ändern, aber diese Wellen werden dann bis ins Unendliche ausgedehnt und nicht lokal wie ein Soliton. Eine lokale Welle kann als Wellenpaket betrachtet werden – eine Addition von Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen. In einem linearen und dispersiven Medium haben diese Wellen dann jedoch eine andere Geschwindigkeit. Die lokale Welle wird dann auseinander gezogen und ihre Form bleibt daher nicht erhalten.

Signalübertragung von einer Nervenzelle

Kürzlich haben Forscher der Universität Kopenhagen eine neue Theorie zur Signalübertragung von a Nervenzelle das erklärt viele der Probleme mit der "alten" Theorie. Bei der "alten" Theorie ist der Betrieb von z.B. AnästhesieRessourcen werden nicht erklärt. Die neue Theorie basiert nicht auf einem elektrischen Signal als Übertragungsmittel, sondern auf Solitonen. Solitonen bilden sich nur unter der richtigen Fluidität der Zellmembran. Anästhetika verursachen den Schmelzpunkt der Lipide in der Zellmembran wird niedriger - unter die Körpertemperatur -, so dass keine Solitonen mehr gebildet werden können, wodurch kein Schmerzempfinden entsteht.[2]