作者:Dustin Kleckner 来源:《自然—物理学》 发布时间:2013-3-12 13:42:17
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物理学家创造出多结涡流环

 
物理学家一直努力将涡流打成结。图片来源:Dustin Kleckner 和 William T.M. Irvine
 
经历了一个世纪的复杂数学研究后,物理学家能够将任何东西打成结,其中包括他们自己的鞋带和无形的水下漩涡。至少,他们现在可以依靠3D打印的些许帮助以及来自动物王国的灵感,打结更多东西。
 
物理学家一直相信涡流能够打成结,即使他们从未在自然界或实验室里发现过这种情况。于是,美国芝加哥大学的物理学家们下定决心要最终创造出一个多结的涡流环,他们设计了一只翅膀——酷似巧妙缠绕的缎带,并使用3D打印赋予其生命。
 
之后,他们将自己的杰作浸入水中,并在其周围用电流制造了许多微小气泡,研究人员猛地拉动其边缘,这就在其尾迹留下了一个类似形状的涡流。向心力将气泡牵引到涡流的中心地带,展现出否则看上去是无形的结状结构,并让科学家们看到它是如何贯穿液体进行移动的——这一整套想法受到了海豚玩气泡圈的网络视频(Youtube)的启发。
 
通过利用贯穿气泡照明涡流的激光束,以及使用高速相机进行连续拍图,研究人员能够制作出首个有关这种难以琢磨的结如何运动的3D动画,他们在近期的《自然—物理学》(Nature Physics)期刊上报告了该研究成果。在数百毫秒内,大部分结优雅地解开了。
 
虽然这是科学家首次看到自己打结的漩涡,但是他们认为在自然界的很多地方也可能存在类似结构,这也包括太阳的表面。有能力定制并按指令操纵这些流动的结将能帮助人们更好地理解不同类型湍流的神秘的拓扑学效应。(来源:中国科学报 唐凤)

 
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