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研究混沌现象随着这是世界上最快的相机

时间：2022-06-02 09:25:05 来源：

有些事情在生活中可以预见相当好。潮汐上升和下降。月亮在减弱。根据有序几何围着一张桌子台球反弹。

再有事情，违抗容易预测：如果没有警告改变方向的飓风。的水在一个喷泉飞溅。树枝从树生长的优美障碍。

这些现象和其他类似可谓混沌系统，并且值得注意的是表现出的行为是在第一预测的，但增长越来越随机配备的时间。

因为那混沌系统在我们周围的世界发挥很大的作用，科学家和数学家一直在寻求更好地了解他们。现在，加州理工学院的王利红，布伦教授医学工程的安德鲁和佩吉诚部门，开发了一种新的工具，在这一过程中可能的帮助。

在科学进展的最新一期，王描述他是如何用自己设计的超高速摄像机以每秒十亿帧录像观察专门设计的诱导乱反射腔激光的运动。

以每秒的节目之一十亿帧的激光的两个脉冲如何利用不同的路径，同时一个混乱的光学谐振腔内反射记录有摄像的视频。

“有些空洞是非混乱，所以在光线经过的路径是可以预测的，”王说。但在目前的工作中，他和他的同事们使用了超高速摄像机作为研究混沌腔的工具“其中光采用了不同的路径我们每次重复实验的时间。”

该相机使用了一个叫做压缩超高速摄影（CUP）技术，王某已证明在其他研究能够速度为每秒快，700000亿帧。在其中一个CUP相机拍摄视频的速度使得它能够在宇宙中，因为它的旅行看到光的速度最快的东西。

但银联相机有另一个特点，使它们特别适合用于研究混沌系统。不同于传统的摄像头，同时视频的芽一帧，银联相机拍摄基本上所有的帧中的一次。这可让相机通过室捕获激光束的混乱路径的全部都一气呵成。

这很重要，因为在一个混沌系统，行为每次都是不同的。如果相机仅捕捉到的行动的一部分，这是没有记录的行为不可能进行研究，因为永远不会出现在它恰好再次以同样的方式。这无异是想拍摄鸟，但有一个摄像头，可以一次只捕获一个身体部位;此外，每当这只鸟降落在您附近时，它都会是一个不同的物种。虽然你可以尝试将所有照片组合成一个复合鸟的形象，那玩票鸟将有一个乌鸦嘴，鹳鸟的脖子，一只鸭子的翅膀，鹰的尾巴和腿一只鸡。不完全是有用的。

王说，他的CUP相机的能力，捕捉光线的混沌运动可以注入新的生命的光混乱，它在物理，通信和密码学应用的研究。

“这是一个非常热的领域，前一段时间，但它的偃旗息鼓，也许是因为我们没有我们所需要的工具，”他说。“该实验者失去了兴趣，因为他们不能做实验，理论家失去了兴趣，因为他们无法验证他们的理论实验。这是一个有趣的演示向人们展示在这一领域，他们终于有一个实验性的工具“。

描述的研究文章，标题为实时观察和光学混沌控制，将出现在科学进展的1月13日发行。合着者Linran风扇，加州理工学院的前身，现在在亚利桑那大学光学科学院Wyant学院的助理教授;和小东艳和汉旺，南加州大学。

参考：“实时观察和光学混沌控制”的Linran风扇，小冬燕，韩王和利红五王，2021 1月13日，科学Advances.DOI：
10.1126 / sciadv.abc8448

资金，用于研究由美国陆军研究办公室青年研究计划，科学研究空军办公室，美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院提供。


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