生活中的某些事情可以很好地預測：例如潮水漲落、月亮起伏不定、臺球會根據(jù)有序的幾何形狀在桌子周圍彈跳。 3fl7~Lw,  
,(;5%+#n  
然后，有一些事情使人們無法輕易預測：颶風在沒有預警的情況下改變了方向、飛濺在噴泉中的水、從一棵樹上生長出來的優(yōu)美的樹枝無序。 J?,?fqb  
dk8y>uLr_  
這些現(xiàn)象和其他類似現(xiàn)象可以描述為混沌系統(tǒng)，并且以表現(xiàn)出最初可預測的行為而著稱，但隨著時間的流逝變得越來越隨機。 Z)5klg$c  
>3!DOv   
由于混沌系統(tǒng)在我們周圍的世界中發(fā)揮著重要作用，因此科學家和數(shù)學家長期以來一直在尋求更好地理解它們�，F(xiàn)在，加州理工學院醫(yī)學工程系A(chǔ)ndrew和Peggy Cherng的Bren教授，加州理工學院的Lihong Wang開發(fā)了一種新工具，可以幫助完成這一任務。 ,ex]$fQ'  
>>j+LRf*  
在最新一期的《科學進展》中，Wang描述了他如何使用自己設(shè)計的超快相機以每秒10億幀的速度錄制視頻，以觀察激光在專門設(shè)計為引起混沌反射的腔室內(nèi)的運動。 nzWQQra|?  
!-ZP*V3}h  
7IQqN&J  
Wang說有些空腔是非混沌的，因此光的傳播路徑是可以預測的。但是在當前的工作中，他和他的同事們已經(jīng)使用那臺超快相機作為研究混沌腔的工具，每次重復實驗時，光都會以不同的路徑傳播。 P#v^"}.Wd  
SM
$\;)L  
該相機利用了一種稱為壓縮超快速攝影（CUP）的技術(shù)，Wang在其他研究中證明了這種技術(shù)能夠以高達每秒70萬億幀的速度進行拍攝。 CUP攝像機拍攝視頻的速度使其能夠在行進時看到光-這是宇宙中最快的事物。 0Nt%YP  
ee^4KKsh\  
但是CUP攝像機還有另一個功能，使其特別適合研究混沌系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的攝像機一次拍攝一幀視頻不同，CUP攝像機實際上一次拍攝所有幀。這使攝像機可以一次性捕獲整個腔室內(nèi)的整個激光束混沌路徑。 BvQUn@ XE  
%z2oDAjX  
這很重要，因為在混沌系統(tǒng)中，每次的行為都是不同的。如果攝像機僅捕獲了動作的一部分，則永遠不會研究未記錄的行為，因為再也不會以完全相同的方式發(fā)生行為。這就像嘗試拍攝一只鳥，但是使用只能同時捕獲一個身體部位的相機；而且，每當這只鳥降落在您附近時，它都會是一個不同的物種。盡管您可以嘗試將所有照片組合成一個合成的鳥圖像，但那只鵝卵石將變成一個烏鴉的喙，鸛的脖子，鴨的翅膀，鷹的尾巴和腿。一只雞。不完全有用。 PU"S;4m  
WAv@F[  
Wang說，他的CUP攝像機捕捉光的混沌運動的能力可能為光學混沌的研究注入新的活力，光學混沌在物理，通信和密碼學領(lǐng)域都有應用。 W8VO)3nmD  
?R282l  
他說：“前一段時間這是一個非常熱門的領(lǐng)域，但是它已經(jīng)消失了，也許是因為我們沒有所需的工具。實驗主義者失去了興趣，因為他們無法進行實驗，理論家失去了興趣，因為他們無法通過實驗驗證其理論。這是一個有趣的演示，向該領(lǐng)域的人們展示了他們最終擁有一種實驗工具。” ET3,9+Gj  
2^J/6R$  
描述該研究的論文名為“光學混沌的實時觀察和控制”，發(fā)表在1月13日的《科學進展》上。 U1jSUkqb