日本大百科全書(ニッポニカ) 「ソリトン」の意味・わかりやすい解説
ソリトン
そりとん
soliton
非線形現象の一つで、非線形方程式に従う、粒子のようにふるまう孤立波。波形や速度などの性質を変えずに伝搬し、互いに衝突しても、その性質を変えずに、互いを通り抜ける波のこと。1965年にザブスキーNorman Zabusky(1929―2018)とクルスカルMartin Kruskal(1925―2006)が、KdV(コルトベーク・ド・フリースKorteweg-de Vries)方程式を研究中に、同じ方向に進む孤立波どうしが、追い越しの前後で波形を変えずに粒子のようにふるまう数値解を発見。粒子性をもつ波として、孤立波の英語solitary waveに粒子を表すときに使う-onを加味して、ソリトンと名づけられた。量子力学の逆散乱問題(物理現象の因果関係を逆方向にたどる)を応用すると、この方程式が解析的に解けることがわかり、KdV方程式以外にも、非線形シュレーディンガー方程式、サイン・ゴルドン方程式、戸田格子方程式などの分散性非線形方程式に応用が広がっている。ソリトンは波動問題だけでなく、物性物理、微分幾何学、場の量子論などに広く応用されている。とくに、安定して高伝送容量にできる光ソリトンを使った光通信システムの高度化に対する期待が高まり、実用化に向けて大きく進展している。
[山本将史 2022年3月23日]