Narava prekriva čudovite vzorce, kot so na videz zapletene oblike snežink, obale, oblaki in školjke.
Toda povečajte in videli boste fraktale, kar pomeni isti, preprost vzorec, ki se ponavlja na manjših in manjših lestvicah.
Zdaj so raziskovalci ugotovili, da preprost človeško izdelan predmet, laser, lahko ustvari tudi te osupljivo zapletene vzorce - kot je bilo prvič napovedano pred dvema desetletjema. O svojih rezultatih so poročali 25. januarja v reviji Physical Review A.
O laserju je mogoče razmišljati kot o škatli, sestavljeni iz dveh zrcal, s svetlobnimi delci ali fotoni, ki se odbijajo med ogledali naprej in nazaj, je povedal avtor študije Andrew Forbes, profesor fizike na univerzi v Witwatersrandu v Johannesburgu , Južna Afrika. Vendar je eno ogledalo ukrivljeno, tako da se nekateri fotoni odbijajo pod kotom in pobegnejo, namesto da bi spet znova zadeli drugo ogledalo, je dejal Forbes. Lasersko svetlobo, ki jo vidimo, sestavljajo ti uhajajoči fotoni.
Znanstveniki so pred desetletji napovedovali, da lahko svetloba, ki uhaja iz laserja, teoretično proizvede fraktal pod pravimi pogoji. Vendar se izkaže, da to ni tako.
Namesto tega, "kar smo morali storiti je bilo pogledati v polje", je Forbes povedal Live Science.
Za ustvarjanje fraktala so uporabili ukrivljena ogledala laserja in jim naložili dvojno dolžnost kot nekakšen "teleskop". V tem primeru so bila ogledala ukrivljena na poseben način, ki so izkrivljale oblike kot ogledalo za zabavno hišo. "Teleskop sicer naredi velike stvari ali majhne stvari," je dejal Forbes. Torej vsakič, ko se svetloba enkrat naokoli, njihov teleskopski sistem bodisi poveča, bodisi skrči. Kot rezultat, na "enem določenem mestu tvori to smešno, to res noro strukturo" - "podobo znotraj slike znotraj slike," je dejal. Z drugimi besedami: fraktal.
Raziskovalci so ustvarili veliko različnih vrst fraktalov, tako da so se igrali z ukrivljenostjo ogledal in s tem spremenili povečavo.
Nato so zgradili sistem za slikanje, ki je zajemal te notranje fraktale in jih prinesel zunaj na zaslon. Vzorec se ponavlja le, dokler ne dosežete valovne dolžine svetlobe, tako kot se fraktali v naravi ponavljajo le, dokler se ne povečate na atom, je povedal soavtor Johannes Courtial, višji predavatelj fizike in astronomije na univerzi v Glasgowu Škotska. (V matematiki pa se fraktali ponavljajo neskončno, kot je to slučaj s slovitim naborom Mandelbrota.)
Do tega trenutka so ljudje verjetno iskali napačno mesto v laserju, je dejal Courtial.
"Nismo bili videti ravno v pravi ravnini, zato to ni popoln eksperiment," je povedal Courtial za Live Science. Zdaj ko so ugotovili, da je v naslednjih poskusih mogoče storiti, "lahko naredimo veliko bolje."
Teoretične simulacije, ki jih je vodil Courtial, so nakazovale, da ta vzorec morda ne obstaja samo v dveh dimenzijah, ampak tudi v 3D. To pomeni, da ko prerežete fraktalni vzorec pravokotno na ravnino, na kateri je, boste morda videli popolnoma enak, sam podoben vzorec. Ko se je to pokazalo v simulacijah laserja, "tega sploh nisem pričakoval," je dejal Courtial. Toda raziskovalci to še morajo dokazati eksperimentalno.
Courtial je dejal, da so te poskuse izvajali "čisto brez zanimanja" in da še ni praktičnih aplikacij.
Toda vedenje, da laserske luči lahko ustvarijo fraktale, bi morda vodilo do neke vrste mikroskopa ali sistema za slikanje, ki bi lahko gledal na več dimenzij, ne pa na površino ali samo en sloj predmeta, je Forbes povedal Live Science. "Fraktalna svetloba nosi veliko zapletenosti in tako lahko sanjamo, da je morda takrat popoln tip žarka za sondo kompleksne snovi."
