用激光製造出分形光圖案

在做出理論預言20年後，科學家們真的利用激光發生器產生了美妙的分形光。

不僅如此，他們還表明分形效果應該可以存在於三維空間之中。

這支完成了突破的團隊表示，分形圖案原本是自然界中最常見的模式之一，如今利用人工技術手段，通過簡單的光學設備，在特定場合中復現大自然的精妙所在——無疑激發了各種通信和成像領域的工作者的腦洞。

分形，無處不在。從雪花和雲層到海岸線輪廓——但事實表明，在激光束中找到它們的影子反而頗費手腳。

「令人驚奇的是，實現該效果只需要兩個拋光球面鏡。」研究人員之一，英國格拉斯哥大學的Johannes Courtial說，「它們一直都在那裡，只要你找對地方。」

實際效果圖像點擊此處。

「看錯誤的位置，你會看到一團模糊光斑，」南非威特沃特斯蘭德大學的Andrew Forbes補充道，「看正確的地方，你就能看到分形。」

自從Courtial在1999年發表的論文里提出了分形光的概念後，研究人員發現某些激光操作理應可以製造出分形圖案——但直到現在我們才第一次真正看到預言中的東西。

它的運作方式是激光在鏡面反射，鏡子之間的光路類似一個遞歸循環，形成一個重複自身的網路，只不過網路的規模越來越小。

通過精確操控，每當激光返回到特定的點時，光路方向就稍微變化，好製造出更小/大一級的相似網路——最終結果就是一個分形結構。

那個可被觀察的特定點被稱為共同的成像平面，確定它需要查看激光器光學系統內部的結構，而不是發出的光束。

根據研究人員的說法，未來的相關應用尚處於初期嘗試階段，但對成像、互聯網、天線技術和醫學方向上具有巨大的應用潛力。

分形與混沌理論密切相關，自然界中的微小變化可能會產生巨大且不可預測的結果。(哈爾濱一隻蝴蝶扇動翅膀，澳大利亞遭遇颶風)

分形理論可用於繪製出複雜的動態系統，並且分形生成器可以讓我們更好地理解宇宙在大尺度上的機制。

此外，研究人員希望能夠開發出按需生產分形設計的定製激光器，它們對科學家和工程師更有用。

新的研究引出了新的預言：既然理論上我們可以同時在另一條坐標軸向上也實現分形效果，那有朝一日也應該可以實現3D分形光。

「這就是科學的本質：回答舊問題不可避免地會產生新的，更複雜的問題。」Forbes在《對話》中解釋道。

「所以，雖然翻過了這一章，但新的一章還一片空白，等待我們填補上文字。」

該研究發表在Physical Review A上(DOI: 10.1103/PhysRevA.99.013848)。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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