Loodus on hiilgav kaunite mustritega, nagu lumehelveste, rannajoonte, pilvede ja merekarpide näiliselt keerulised kujundid.
Kuid suurendage ja näete fraktaale, mis tähendavad sama, lihtsat mustrit, mida korratakse väiksematel ja väiksematel skaaladel.
Nüüd on teadlased leidnud, et ka üks lihtne inimtegevusest tulenev objekt - laser - võib luua need vapustavalt keerukad mustrid - nagu kaks aastat tagasi ennustati. Nad teatasid oma tulemustest 25. jaanuaril ajakirjas Physical Review A.
Laserit võib pidada karbiks, mis koosneb kahest peeglist koos valgusosakeste või footonitega, mis peeglite vahel edasi-tagasi põrkavad, ütles uuringu autor Andrew Forbes, Witwatersrandi ülikooli füüsikaprofessor Johannesburgis , Lõuna-Aafrika. Üks peeglit on aga kõverdatud nii, et osa footoneid põrkub nurga alt välja ja põgeneb selle asemel, et jälle teist peeglit lüüa, teatas Forbes. Laservalgus, mida näeme, koosneb neist põgenevatest footonitest.
Teadlased ennustasid aastakümneid tagasi, et laserilt pääsev valgus võib teoreetiliselt õigetes tingimustes fraktaali toota. Kuid selgub, et see pole nii.
Pigem "mida me pidime tegema, oli vaadata kasti sisse", ütles Forbes Live Science'ile.
Fraktaali loomiseks kasutasid nad laseri kumeraid peegleid ja lasid neil omamoodi "teleskoobina" topeltmaksu teha. Sel juhul olid peeglid spetsiaalsel viisil kõverad, mis moonutasid kujundeid nagu lõbumaja peegel. "See, mida teleskoop teeb, muudab kas suured asjad väikesteks või väikesteks," sõnas Forbes. Nii et iga kord, kui tuli üks kord ümber käib, suurendab või vähendab nende teleskoobisüsteem seda. Selle tulemusel moodustab see "ühes konkreetses kohas selle naljaka, tõeliselt hullumeelse struktuuri" - "pildi sees oleva pildi sees oleva pildi", ütles ta. Teisisõnu: fraktaal.
Teadlased lõid palju erinevaid fraktsioone, mängides peeglite kumerusega ja muutes sellega suurendust.
Seejärel ehitasid nad pildisüsteemi, mis jäädvustas need sisemised fraktaalid ja viis nad väljapoole ekraanile. Muster kordub ainult seni, kuni jõuate valguse lainepikkuseni, nagu looduslikud fraktaalid kordavad ainult kuni aatomi tasemeni suumimiseni, ütles kaasautor Johannes Courtial, Glasgowi ülikooli füüsika ja astronoomia vanemlektor Šotimaa. (Matemaatikas aga korduvad fraktaalid lõpmatuseni, nagu see on kuulsa Mandelbroti komplekti puhul.)
Selle hetkeni vaatasid inimesed tõenäoliselt laseriga vales kohas, teatas Courtial.
"Me ei vaadanud päris õigesti, seega pole see ideaalne katse," rääkis Courtial Live Science'ile. Nüüd, kui nad on mõelnud, et seda saab teha, võib hilisemates katsetes "teha palju paremini".
Courtiali juhitud teoreetilised simulatsioonid näitasid, et see muster võib eksisteerida mitte ainult kahes mõõtmes, vaid ka 3D-s. See tähendab, et kui lõikate läbi fraktaalmustri, mis on risti selle tasapinnaga, võite näha täpselt sama, iseenesest sarnast mustrit. Kui see laseri simulatsioonides ilmnes: "Ma ei oodanud seda üldse," ütles Courtial. Kuid teadlastel on seda veel eksperimentaalselt tõestada.
Kohus ütles, et nad viisid need eksperimendid läbi "puhtalt huvist" ja praktilisi rakendusi selle kohta veel pole.
Kuid teadmine, et laservalgustus võib tekitada fraktaale, võib tekitada mingisuguse mikroskoobi või pildisüsteemi, mis võiks vaadelda mitte objekti pinda, vaid ainult ühte kihti, vaid mitut mõõdet, vahendas Forbes Live Science'i. "Fraktaalvalgus on palju keerukas ja seetõttu võib unistada, et ehk on see siis ideaalne tüüp kiirte keeruka materjali proovimiseks."
