Thiên nhiên đang tràn ngập những hoa văn tuyệt đẹp, giống như những hình dạng dường như phức tạp của những bông tuyết, bờ biển, mây và vỏ sò.
Nhưng phóng to và bạn sẽ thấy các hình nhỏ, nghĩa là giống nhau, mô hình đơn giản lặp lại ở quy mô nhỏ hơn và nhỏ hơn.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một vật thể đơn giản do con người tạo ra, laser, cũng có thể tạo ra những mô hình phức tạp đáng kinh ngạc này - như đã được dự đoán lần đầu tiên cách đây hai thập kỷ. Họ đã báo cáo kết quả vào ngày 25 tháng 1 trên tạp chí A.
Một tác giả nghiên cứu Andrew Forbes, giáo sư vật lý tại Đại học Witwatersrand, tại New Zealand cho biết, một tia laser có thể được coi là một chiếc hộp được tạo thành từ hai tấm gương. , Nam Phi. Tuy nhiên, một trong những chiếc gương được uốn cong để một số photon bật ra theo một góc và thoát ra ngoài thay vì chạm vào chiếc gương kia một lần nữa, Forbes cho biết. Ánh sáng laser mà chúng ta thấy được tạo thành từ những photon thoát ra.
Các nhà khoa học dự đoán nhiều thập kỷ trước rằng ánh sáng thoát ra khỏi tia laser về mặt lý thuyết có thể tạo ra một mảnh nhỏ trong điều kiện thích hợp. Nhưng hóa ra đó không phải là trường hợp.
Thay vào đó, "những gì chúng tôi phải làm là nhìn vào bên trong chiếc hộp", Forbes nói với Live Science.
Để tạo ra fractal, họ đã sử dụng các gương cong của laser và khiến chúng thực hiện nhiệm vụ kép như một loại "kính viễn vọng". Trong trường hợp này, các gương được uốn cong theo một cách đặc biệt làm biến dạng hình dạng giống như gương funhouse. "Những gì một chiếc kính thiên văn làm là hoặc làm cho những điều lớn nhỏ thành những điều nhỏ hoặc lớn", Forbes nói. Vì vậy, mỗi khi ánh sáng đi xung quanh một lần, hệ thống kính viễn vọng của họ sẽ phóng to hoặc thu nhỏ nó. Kết quả là, ở "một nơi cụ thể, nó tạo thành cấu trúc thực sự điên rồ này" - "một hình ảnh trong một hình ảnh trong một hình ảnh", ông nói. Nói cách khác: một fractal.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra nhiều loại fractals khác nhau bằng cách chơi với độ cong của gương và do đó thay đổi độ phóng đại.
Sau đó, họ đã xây dựng một hệ thống hình ảnh chụp được những mảnh nhỏ bên trong và đưa chúng ra ngoài màn hình. Đồng tác giả chỉ lặp đi lặp lại cho đến khi bạn đạt được bước sóng của ánh sáng, giống như các mảnh nhỏ trong tự nhiên chỉ lặp lại cho đến khi phóng to đến mức của nguyên tử, đồng tác giả Julian Courtial, giảng viên cao cấp về vật lý và thiên văn học tại Đại học Glasgow, nói Scotland. (Tuy nhiên, trong toán học, fractals lặp lại vô hạn, như trường hợp của bộ Mandelbrot nổi tiếng.)
Cho đến thời điểm này, mọi người có thể đã nhìn vào vị trí sai trong tia laser, Courtial nói.
"Chúng tôi đã không nhìn vào mặt phẳng bên phải, vì vậy đó không phải là thử nghiệm hoàn hảo", Courtial nói với Live Science. Bây giờ họ đã tìm ra nó có thể được thực hiện, trong các thí nghiệm tiếp theo, "chúng ta có thể làm tốt hơn nhiều."
Các mô phỏng lý thuyết, dẫn đầu bởi Courtial, cho rằng mô hình này có thể không chỉ tồn tại ở hai chiều, mà còn ở dạng 3D. Điều đó có nghĩa là khi bạn cắt qua mô hình fractal vuông góc với mặt phẳng trên đó, bạn có thể thấy mô hình chính xác, giống nhau. Khi điều đó xuất hiện trong các mô phỏng của laser, "tôi không mong đợi điều đó chút nào", Courtial nói. Nhưng các nhà nghiên cứu vẫn chưa chứng minh điều này bằng thực nghiệm.
Courtial cho biết họ đã tiến hành những thí nghiệm này "hoàn toàn không có hứng thú" và cho đến nay vẫn chưa có ứng dụng thực tế nào.
Nhưng biết rằng ánh sáng laser có thể tạo ra các mảnh nhỏ có thể dẫn đến một loại kính hiển vi hoặc hệ thống hình ảnh nào đó có thể nhìn vào nhiều chiều hơn là bề mặt hoặc chỉ một lớp của một vật thể, Forbes nói với Live Science. "Ánh sáng Fractal mang rất nhiều phức tạp, và vì vậy người ta có thể mơ rằng có lẽ đó là loại chùm sáng hoàn hảo để thăm dò vật chất phức tạp."
