Когда было введено понятие автоволн? В чем особенность автоволн? Какие существуют примеры автоволн? И как возникают автоволны? Об этом рассказывает кандидат физико-математических наук Константин Агладзе.

Что такое автоволны, чем они отличаются от волн? Все знают, что такое волны на воде, волны в океане, даже такие, как цунами или просто небольшая рябь — это волны механические. Если вы бросили камень в пруд, побежала круговая волна, и она в конце концов затухает. Просто потому, что той энергии удара камня о воду хватает на то, чтобы волна пробежала какое-то расстояние, плюс еще увеличивается периметр, то есть падает энергия на единицу этого периметра. Это волны в системах, где сохраняется энергия. А автоволна — это волна переключения, то есть перехода среды из одного состояния в другое, или, например, изменение электрического потенциала — то, что происходит в биологических объектах. При этом энергия на поддержание волны берется из той же среды, в которой она распространяется. Наиболее понятным примером распространения автоволн является травяной пожар или лесной пожар.

Представим себе, что у нас двумерная система, и мы запустили волну в какой-то точке плоскости. Она побежала; это топологически будет некое расширяющееся кольцо, причем эта волна будет бежать с постоянной скоростью, потому что скорость ее определяется исключительно параметрами среды. То есть энергия все время запасена в среде. Ей незачем замедляться, у нее все время достаточно энергии для того, чтобы продолжать свое движение. А теперь представим себе, что эта волна наткнулась на некое препятствие и начала его огибать. И вдруг препятствие исчезло. В этой ситуации начинается прорастание волны вовнутрь среды, там, где было препятствие, в восстановившуюся среду, и начинается закручивание так называемых «спиральных волн», или «автоволновых вихрей».

В физике известен феномен: для того чтобы произвести переход из одного состояния в другое (а автоволна в самом примитивном случае — это просто фазовый переход первого рода), необходимо некое критическое возмущение. То есть это возмущение, изменение, должно быть больше некоторого, потому что иначе оттуда волна не побежит.