物理の風景24

 ソリトン

　　——ウエットな自然界の現象

 

　水面に小石を二つ投げると、それぞれの落ちた場所から波が円形に拡がって、やがてぶつかる。しかしぶつかってもそれらは邪魔し合わず、ただ単に重なり合うだけで、何事もなくすれちがってゆく。見知らぬ他人同士が街で出会っても、素知らぬ顔をしてすれちがってゆくようなものである。このような場合、波動現象は線型であるという。線型な現象の世界はドライであって、波と波が出会っても互いに我関せず焉《えん》で過ぎ去ってゆくのである。

　これに対して、波と波が出会うと、互いに影響を及ぼし合って、まったく別の波を造ったり、すれちがったあとでは前とちがった波になったりするとき、その波動現象は非線型であるという。水面の波の場合にも、波の振幅がある程度以上大きいときには、その伝わり方は非線型になる。非線型な現象の世界はウエットであって、波と波が出会うと腕を組んで一緒になったり、いさかいを始めたりするのである。

　自然界には非線型な現象が多いので、その研究は重要である。人間界でもウエットな感情がからむと問題の解決がややこしくなるように、非線型な現象はとり扱いが格段に面倒なので、理論物理学でもとかく厄介者にされがちである。

　ところが最近非線型な場合にも、特別な形をもつ波は互いにかかわり合わずにあっさりすれちがうことがあるということが発見されて話題をよんでいる。これをソリトン（孤立波）という。ウエットな社会にも時たま孤立主義を標榜するドライな変わり者がいるようなものである。

　ソリトンが伝わる様子をコンピュータで計算し、それを映画にしたものが一九六八年に京都で開かれた国際統計力学会議で上映されたが、この変わり者の行動がナマナマしく印象づけられ、極めて興味深いものであった。

　この種の研究は困難な割に地味であり、ソリトンの発見も学界のごく一部で注目されているだけであるが、非線型現象の研究史上画期的な重要性をもつのである。