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编 者 按 探索非线性系统理论并将其应用于物理学的诸多前沿科学领域是当前物理研究的热点课题之一,其发展为物理学新现象、新概念、新机理提供了基准,并在物理学发展过程中起到了关键的基础支撑和重要的推动作用。所有复杂非线性系统都由许多不同的相互作用部分组成,几个世纪以来,物理学家一直在研究它们,这些系统很难用数学方法来描述——它们可能被大量的因素影响或者受随机因素的支配。2021 年的诺贝尔物理学奖授予了 Syukuro Manabe,Klaus Hasselmann 和Giorgio Parisi 三位物理学家,表彰他们“对我们理解复杂系统的开创性贡献”。可见,非线性物理中的复杂系统在我们生活中扮演着重要角色。虽然非线性系统领域蓬勃发展了几十年,但是不断有新的非线性系统被发现,不断有新的解析和数值方法出现。特别地,随着实验技术的不断进步,具有非局域相互作用和李黄杨修正的各类广义非线性系统已在实验室里被成功制备,这使得理论上的研究更具有现实意义。目前,此类研究正处于蓬勃发展的早期阶段,还存在着许多亟待探索的新奇非线性现象和丰富的动力学行为,在未来几年仍将是数学物理领域活跃的热点之一。在这样一个大背景下,对上述各类非线性系统进行更加深入的研究显得非常及时和必要。 为进一步促进国内同行的交流,在《物理学报》编辑部的大力支持下,我们邀请了国内活跃在该领域的部分科学家撰写了 18 篇相关论文,其中 2 篇综述论文,其他 16 篇为研究论文。鉴于非线性物理属于交叉学科,具有多样性及复杂性的特点,本专题只能重点介绍其在冷原子物理、可积系统、非线性光学、深度学习等领域的部分研究成果,内容涉及带隙孤子、多极矢量孤子、高阶怪波、非正则涡旋、淬火动力学、狄拉克磁单极势、非局域孤子、初值问题等典型的非线性拓扑激发及其动力学。我们希望本专题能够尽可能反映该方向的研究现状,为青年学者选择科研方向、确定研究课题以及从事相关领域研究的人员提供一点帮助,促进我国在非线性系统理论及其前沿应用的发展。非线性物理在量子物理、凝聚态物理、非线性光学等领域中广泛存在,其带来的新奇物理现象无法一概而论,同时,受水平及时间所限,本专题对其前沿应用介绍难免挂一漏万,不足之处请各位同仁不吝指正。 张晓斐,陕西科技大学教授、博士生导师。2010年毕业于中国科学院物理研究所,获理学博士学位,曾在中国科学院理论物理研究所、日本东京大学、日本国立电气通信大学、中国科学院国家授时中心学习和工作。主要从事冷原子物理、数学物理、非线性科学等数学物理领域的研究。 杨文力,西北大学物理学院教授、博士生导师。现为中国物理学会常务理事,全国凝聚态理论和统计物理专业委员会委员。1990年本科毕业于西安交通大学,1996年于西北大学获得博士学位,曾在德国波恩大学、日本京都大学、澳大利亚昆士兰大学等访问工作。主要从事经典和量子场论、可积系统及相关对称代数等数学物理领域的研究。 楼森岳,1982年1月本科毕业于浙江师范学院宁波分校物理学专业,获理学学士学位。1989年博士研究生毕业于复旦大学理论物理专业,获理学博士学位。研究方向:数学物理,非线性科学和量子场论。曾正确理论预言了Higgs粒子的质量范围;宏观实验验证了双原子体系的孤子模式及从孤子到混沌的演化;提出或建立了形变映射、多线性分离变量、形式级数对称、非局域对称局域化、超对称系统玻色化、对称对偶、可积分解、低维系统的高维形变、任对称性等非线性系统的研究或求解方法。 专题文章 非线性系统理论及其前沿应用专题编者按 张晓斐,杨文力,楼森岳 物理学报.2023, 72 (10): 100101. doi: 10.7498/aps.72.100101 原文链接 PDF
综述
可积系统的双线性约化方法
张大军
物理学报.2023, 72 (10): 100203.
doi: 10.7498/aps.72.20230063
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飞秒尺度下的惯性磁化强度动力学
李再东,南雪萌,屈川,刘伍明
物理学报.2023, 72 (10): 107502.
doi: 10.7498/aps.72.20230345
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研究论文
一类非线性Schrödinger-KdV微扰系统的初值问题
裴一潼,王锦坤,郭柏灵,刘伍明
物理学报.2023, 72 (10): 100201.
doi: 10.7498/aps.72.20230241
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基于梯度优化物理信息神经网络求解复杂非线性问题
田十方,李彪
物理学报.2023, 72 (10): 100202.
doi: 10.7498/aps.72.20222381
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互反型高维可积Kaup-Newell系统
楼森岳,郝夏芝,贾曼
物理学报.2023, 72 (10): 100204.
doi: 10.7498/aps.72.20222418
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玻色-爱因斯坦凝聚中的非正则涡旋态及其动力学
邢健崇,张文静,杨涛
物理学报.2023, 72 (10): 100306.
doi: 10.7498/aps.72.20222289
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周期莫尔晶格中里德伯缀饰玻色气体的基态结构
许丽,陈思霖,杨雪滢,张晓斐
物理学报.2023, 72 (10): 100307.
doi: 10.7498/aps.72.20222292
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三体作用下准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中表面带隙孤子及其稳定性
王青青,周玉珊,王静,樊小贝,邵凯花,赵月星,宋燕,石玉仁
物理学报.2023, 72 (10): 100308.
doi: 10.7498/aps.72.20222195
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非线性相互作用的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的淬火动力学
王欢,贺夏瑶,李帅,刘博
物理学报.2023, 72 (10): 100309.
doi: 10.7498/aps.72.20222401
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双孤子非线性干涉中的狄拉克磁单极势
孙斌,赵立臣,刘杰
物理学报.2023, 72 (10): 100501.
doi: 10.7498/aps.72.20222416
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耦合饱和非线性薛定谔方程的多极矢量孤子
温嘉美,薄文博,温学坤,戴朝卿
物理学报.2023, 72 (10): 100502.
doi: 10.7498/aps.72.20222284
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散焦型非线性薛定谔方程的Whitham调制理论及其间断初值问题解的分类和演化
公睿智,王灯山
物理学报.2023, 72 (10): 100503.
doi: 10.7498/aps.72.20230172
摘要:Whitham调制理论自1965年被首次提出后,由于其在研究色散流体动力学和处理间断初值问题上的独特优势得到了人们的广泛关注。本文发展了散焦型非线性薛定谔方程的Whitham调制理论,研究它的间断初值问题解的分类和演化,并利用直接数值模拟验证结果的正确性。具体地,推导出稀疏波和色散冲击波解及其相应的Whitham方程,详细讨论了每种分类中黎曼不变量和色散流体的密度分布。最后,分析了色散流体的活塞问题,发现了新奇的波状涌潮结构。
基于变系数3+1维三次-五次复金兹堡-朗道方程的亮孤子及混合孤子传输特性
杨佳奇,刘文军
物理学报.2023, 72 (10): 100504.
doi: 10.7498/aps.72.20222430
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激子极化激元凝聚体中的二维亮孤子
黄轶凡,梁兆新
物理学报.2023, 72 (10): 100505.
doi: 10.7498/aps.72.20230425
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光晶格作用下里德伯冷原子系统中的二维空间光孤子
廖秋雨,胡恒洁,陈懋薇,石逸,赵元,花春波,徐四六,傅其栋,叶芳伟,周勤
物理学报.2023, 72 (10): 104202.
doi: 10.7498/aps.72.20230096
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摘要:实现高维光孤子是非线性光学研究中一个长期的目标。本文设计了一个里德伯冷原子与贝塞尔晶格势耦合的系统,发现了一系列稳定的二维空间光孤子簇,包括基极孤子、二级孤子、四级孤子和涡旋孤子。研究表明,光传播系数、非局域非线性系数、贝塞尔晶格常数可以用来调控光孤子的产生、空间分布及演化;在系统参数的调控下,该光孤子簇具备空间稳定性,能够在一定距离内稳定传播。本研究为高维空间光孤子的产生和调控提供了一种新的思路。
空间位移PT对称非局域非线性薛定谔方程的高阶怪波解
饶继光,陈生安,吴昭君,贺劲松
物理学报.2023, 72 (10): 104204.
doi: 10.7498/aps.72.20222298
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非宇称时间对称耦合器中的非局域孤子
蒋宏帆,林机,胡贝贝,张肖
物理学报.2023, 72 (10): 104205.
doi: 10.7498/aps.72.20230082
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自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的孤子解
李新月,祁娟娟,赵敦,刘伍明
物理学报.2023, 72 (10): 106701.
doi: 10.7498/aps.72.20222319
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专题文章网站链接:
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