光旋渦

研究人員可以通過(guò)全息圖制成光學(xué)旋渦。全息圖對(duì)光的流向起到引導(dǎo)作用。通過(guò)利用所謂的纖維紐結(jié)理論(fibered knot theory)，丹尼斯和同事們制成了全息圖，并通過(guò)反射作用，讓常規(guī)激光束遠(yuǎn)離它。纖維紐結(jié)理論是在日常打結(jié)的啟發(fā)下，出現(xiàn)的一種抽象數(shù)學(xué)分支。

丹尼斯說(shuō):"全息圖就像一根引入光的纖維，跟教堂里的彩色玻璃窗非常相似。經(jīng)過(guò)一面彩色玻璃窗后，光會(huì)出現(xiàn)窗戶的彩色圖案。"不過(guò)它們之間也存在差異，丹尼斯說(shuō):"彩色玻璃窗控制顏色，全息圖控制光波的狀態(tài)。"因此全息圖上的每個(gè)點(diǎn)，就像窗玻璃上的每一個(gè)小格子，改變部分光束上的光波周期里的每一個(gè)點(diǎn)。他們制成的全息圖可以改變光的狀態(tài)，讓它沿著黑色結(jié)點(diǎn)運(yùn)行。

接下來(lái)，該科研組通過(guò)激光場(chǎng)嚴(yán)密監(jiān)視照相機(jī)，以便拍到光打結(jié)的圖片。他們的研究成果發(fā)表在2010年1月17日的《自然-物理學(xué)》雜志上。它是有關(guān)這方面的第一項(xiàng)有力證據(jù)。雖然所謂的結(jié)點(diǎn)理論對(duì)類(lèi)似于黑色結(jié)點(diǎn)的數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了研究，但是這項(xiàng)最新研究通過(guò)遵循光傳播規(guī)律的數(shù)學(xué)函數(shù)，制成這些結(jié)點(diǎn)。另外，跟制成的與其他結(jié)點(diǎn)紐結(jié)在一起的黑色結(jié)點(diǎn)不一樣，丹尼斯和他的同事們?cè)诠馐锷蓡我缓谏Y(jié)點(diǎn)。

丹尼斯說(shuō):"對(duì)我們來(lái)說(shuō)，它顯示了物理學(xué)家是如何適應(yīng)現(xiàn)有純數(shù)學(xué)的(例如結(jié)點(diǎn)理論)，并在自然現(xiàn)象里發(fā)現(xiàn)它的。它還顯示了人們可以利用全息圖控制激光流和激光傳播。這種控制手段有可能會(huì)被應(yīng)用在未來(lái)的激光裝置上。"丹尼斯表示，對(duì)那些想制出自己的結(jié)點(diǎn)的人，擁有全息圖和一束激光就能夢(mèng)想成真。光旋渦這種扭曲的工藝不僅導(dǎo)致一些非常美麗的圖案的產(chǎn)生，這一結(jié)果對(duì)未來(lái)的激光裝置研制也會(huì)產(chǎn)生重大影響。

正常情況下光都是沿著直線運(yùn)行，但在太空中穿行的光可以呈螺旋方式運(yùn)行，有科學(xué)家打個(gè)貼切的比喻"在太空中穿行的光束就像在河流中流淌的水。"，這種旋轉(zhuǎn)的光被稱(chēng)作光旋渦 (optical vortices)，科學(xué)家可以通過(guò)全息圖制成光學(xué)旋渦?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)據(jù)2010年1月《生命科學(xué)》雜志報(bào)道，光跟鞋帶和電線一樣，也可以扭曲、打結(jié)?，F(xiàn)在科學(xué)家利用一個(gè)電腦控制的全息圖和理論物理學(xué)，把一束光轉(zhuǎn)變成像椒鹽卷餅的形狀。研究人員表示，這種扭曲的工藝不僅導(dǎo)致一些非常美麗的圖案的產(chǎn)生，這一結(jié)果對(duì)未來(lái)的激光裝置研制也會(huì)產(chǎn)生重大影響。

英格蘭布里斯托爾大學(xué)的首席研究人員馬克·丹尼斯說(shuō):"在太空中穿行的光束就像在河流中流淌的水。"雖然激光指揮棒等物體發(fā)出的光都是沿直線運(yùn)行，但是它也能呈螺旋方式運(yùn)行。這種旋轉(zhuǎn)的光被稱(chēng)作光旋渦(optical vortices)。光沿著螺旋路線運(yùn)行，最終達(dá)到奇點(diǎn)，也就是沒(méi)有了光