Кіріспе

Математика мен физикада Кадомцев-Петвиашвили теңдеуі (көбінесе КП теңдеуі деп қысқартылады) — сызықтық емес толқын қозғалысын сипаттауға арналған бөлшектік дифференциалдық теңдеу. Борис Борисович Кадомцев пен Владимир Иосифович Петвиашвилидің есімдерімен аталатын КП теңдеуі әдетте былай жазылады:

мұндағы . Жоғарыдағы түрі КП теңдеуінің x және y кеңістіктік өлшемдеріне қатысты бір өлшемді Кортевег-де Врис (KdV) теңдеуінің жалпыламаланғанын көрсетеді. Физикалық мағынаға ие болу үшін толқын таралу бағыты x бағытынан тым алыс болмауы керек, яғни y бағытындағы шешімдердің баяу өзгеруі ғана болуы тиіс. KdV теңдеуі сияқты, КП теңдеуі де толық интегралданады. Оны кері шашырау түрлендіруін пайдаланып, сызықтық емес Шредингер теңдеуіне ұқсас түрде де шешуге болады. 2002 жылы КП теңдеуінің реттелген түрі, табиғи түрде Бенджамин–Бона–Махони–Кадомцев–Петвиашвили теңдеуі (немесе жай ғана BBM КП теңдеуі) деп аталатын, 2+1 кеңістікте негізінен x бағытында қозғалатын, аздаған амплитудалы ұзын толқындар үшін баламалы модель ретінде ұсынылды. мұндағы BBM KP теңдеуі, Бенджамин–Бона–Махони теңдеуі классикалық Кортевег–де Врис теңдеуіне қатысты болғандай, әдеттегі KP теңдеуіне балама ұсынады, себебі BBM KP-ның сызықтық дисперсиялық қатынасы KP-ға жақсы жуықтама болып табылады, бірақ Фурье айнымалысы x-ке жақындағандағы қажетсіз шектеулі мінез-құлқымды көрсетпейді. BBM KP теңдеуін Бенджамин–Бона–Махони теңдеуінің әлсіз көлденең бұрылысы ретінде қарастыруға болады. Осының салдарынан, олардың сәйкес Коши проблемаларының шешімдері қызықты және күрделі математикалық қатынасқа ие. Агилар және авторлар BBM KP модель теңдеуі үшін Коши проблемасының шешімі, бастапқы деректері көлденең айнымалы ретінде жақын болған жағдайда, барлық үшін негізделген Соболев кеңістігінде Бенджамин–Бона–Махони теңдеуіне байланысты Коши проблемасының шешімімен үйлеседі деп дәлелдеді.

Тарих

KP теңдеуі алғаш рет 1970 жылы совет физиктері Борис Б. Кадомцев (1928–1998) және Владимир И. Петвяшвили (1936–1993) жазды; ол Кортевег пен Де Врис 1895 жылы шығарған KdV теңдеуінің табиғи жалпылауы болып табылады. KdV теңдеуінде толқындар қатаң түрде бір өлшемді болса, KP теңдеуінде бұл шектеу алынып тасталады. Дегенмен, екі теңдеуде де – KdV және KP – толқындар оң x бағытында қозғалуы тиіс.

Физикамен байланысы

KP теңдеуін ұзын толқынды су толқындарын, әлсіз бейсызық қалпына келтіру күштерін және жиілік дисперсиясын модельдеу үшін қолдануға болады. Егер беттік кернеу гравитациялық күштерге қарағанда әлсіз болса, онда ; егер беттік кернеу күшті болса, онда . Теңдеуге x және y мүшелерінің енгізілу жолындағы асимметрияға байланысты, KP теңдеуімен сипатталатын толқындар таралу бағытында (x бағыты) және көлденең (y) бағытында әртүрліше танысады; y бағытындағы тербелістер тегіс болады (шағын ауытқуға ие). KP теңдеуін ферромагниттік ортадағы толқындарды, сондай-ақ Бозе-Эйнштейн конденсаттарындағы екі өлшемді материялық толқын импульстарын модельдеу үшін де пайдалануға болады.