物理學家一直努力將渦流打成結(jié)。
經(jīng)歷了一個世紀的復雜數(shù)學研究后,物理學家能夠?qū)⑷魏螙|西打成結(jié),其中包括他們自己的鞋帶和無形的水下漩渦。至少,他們現(xiàn)在可以依靠3D打印的些許幫助以及來自動物王國的靈感,打結(jié)更多東西。
物理學家一直相信渦流能夠打成結(jié),即使他們從未在自然界或?qū)嶒炇依锇l(fā)現(xiàn)過這種情況。于是,美國芝加哥大學的物理學家們下定決心要最終創(chuàng)造出一個多結(jié)的渦流環(huán),他們設計了一只翅膀――酷似巧妙纏繞的緞帶,并使用3D打印賦予其生命。
之后,他們將自己的杰作浸入水中,并在其周圍用電流制造了許多微小氣泡,研究人員猛地拉動其邊緣,這就在其尾跡留下了一個類似形狀的渦流。向心力將氣泡牽引到渦流的中心地帶,展現(xiàn)出否則看上去是無形的結(jié)狀結(jié)構,并讓科學家們看到它是如何貫穿液體進行移動的――這一整套想法受到了海豚玩氣泡圈的網(wǎng)絡視頻(Youtube)的啟發(fā)。
通過利用貫穿氣泡照明渦流的激光束,以及使用高速相機進行連續(xù)拍圖,研究人員能夠制作出首個有關這種難以琢磨的結(jié)如何運動的3D動畫,他們在近期的《自然―物理學》期刊上報告了該研究成果。在數(shù)百毫秒內(nèi),大部分結(jié)優(yōu)雅地解開了。
雖然這是科學家首次看到自己打結(jié)的漩渦,但是他們認為在自然界的很多地方也可能存在類似結(jié)構,這也包括太陽的表面。有能力定制并按指令操縱這些流動的結(jié)將能幫助人們更好地理解不同類型湍流的神秘的拓撲學效應。
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