Gleichung und Lösungen
Die KdV-Gleichung für die Evolutionsfunktion
lautet
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(9.134) |
Sie hat die Soliton-Lösung
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(9.135) |
Dieses KdV-Soliton ist durch die zwei dimensionslosen Parameter
und
eindeutig bestimmt, und ist in der Abbildung ist
dargestellt.
Ein typisch nichtlinearer Effekt besteht darin, daß die Solitongeschwindigkeit
die Amplitude und die Breite des Solitons bestimmt: KdV-Solitonen mit größerer
Amplitude und geringerer Breite bewegen sich schneller als solche mit kleinerer Amplitude
und größerer Breite.
Die Solitonphase
beschreibt die Lage des Maximums des Solitons zur Zeit
Die Gleichung (9.134) besitzt auch
-Solitonenlösungen.
Eine solche
-Solitonenlösung läßt sich für
asymptotisch durch lineare Überlagerung von Ein-Solitonlösungen darstellen:
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(9.136) |
Dabei ist jede Evolutionsfunktion
durch eine Geschwindigkeit
und eine
Phase
gekennzeichnet.
Die Anfangsphasen
vor der Wechselwirkung oder dem Stoßprozeß
unterscheiden sich von den Endphasen nach dem Stoß
,
während die
Geschwindigkeiten
keine Änderung erfahren, d.h., es handelt
sich um eine elastische Wechselwirkung.
Für
besitzt (9.134) eine 2-Solitonenlösung.
Sie läßt sich für endliche Zeiten nicht durch lineare Überlagerung darstellen
und lautet mit
und
:
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(9.137) |
Diese Gleichung (9.137) beschreibt asymptotisch zwei für
nicht wechselwirkende Solitonen mit den Geschwindigkeiten
und
,
die nach einem Wechselwirkungsprozeß für
wieder asymptotisch in zwei nichtwechselwirkende Solitonen mit
denselben Geschwindigkeiten übergehen.
Die nichtlineare Evolutionsgleichung
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(9.138a) |
hat mit
a) für
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(9.138b) |
eine Solitonlösung und
b) für
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(9.138c) |
eine 2-Solitonenlösung.
Mit
ergibt sich aus (9.138a) die KdV-Gleichung
(9.134).
Die Gleichung (9.137) und der sich mit (9.138c)
ergebende Ausdruck für
sind Beispiele für eine nichtlineare Superposition.
Ersetzt man in (9.134) den Term
durch
so muß
die rechte Seite von (9.135) mit
multiplizieren werden.
Man spricht dann auch von einem Antisoliton .