物理学家报告了卡门涡街的光学类似物

Josiah

　　在《自然通讯》发表的一项研究中，来自新加坡和英国的合作物理学家报告了卡门涡街 (KVS) 的光学模拟。这种光学 KVS 脉冲揭示了流体输送和结构光能量流之间令人着迷的相似之处。
　　这项研究的主要作者、南洋理工大学的沈逸杰说：“我们引入了一种光脉冲，其场结构与冯·卡门涡街有着有趣的相似之处，冯·卡门涡街是流体和气体动力学中观察到的一种旋转涡流模式，它导致了风中悬挂的电话线发出‘歌声’。结构光在冷凝物质中表现出 skyrmion 的稳健拓扑结构。
　　“与早期对光学天元光束和脉冲的研究形成鲜明对比的是，非衍射超环形脉冲 (NDSTP) 中的天元场配置不受衍射限制，并且在任意距离传播时都能持续存在。我们预计 NDSTP 将激发光物质相互作用、超分辨率显微镜和计量学等潜在应用。”
　　Skyrmions 是一种复杂的拓扑粒子，最初由 Tony Skyrme 于 1962 年提出，作为核子的统一模型，其行为类似于具有壮观纹理的纳米级磁涡旋。迄今为止，所有已知的自由空间中的光学 skyrmions 都不会传播或仅存在于焦点周围，并且在传播时会迅速坍缩。
　　然而，由于本文提出的光脉冲在传播过程中不会扩散，因此这种天元场结构可以在 KVS 脉冲传播中持续存在。该脉冲可用于研究电磁天元场的传播动力学，并将作为信息传输应用的定向能量通道引起人们的兴趣。
　　通过考虑电子沿横向磁脉冲涡街的运动或脉冲在非线性介质中的传播，可以进一步得出流体流动中的 KVS 与脉冲之间的相似性
　　“我们相信这些脉冲的深亚波长奇点可以应用于计量学，它们也可能引起那些研究物质中环形激发光谱的人的兴趣。此外，这些脉冲可以用于编码在脉冲拓扑特征中的长距离信息传输，在电信、遥感和激光雷达方面具有潜在的应用，”作者说。
　　KVS 是一种经典的旋转涡流流动模式，其组织性极强，通常由两组涡流组成，一组来自身体的每一侧，具有相反符号的循环，以其美感和巨大的力量而闻名。
　　在意大利博洛尼亚圣多米尼克教堂的博物馆里，有一幅描绘圣克里斯托弗抱着婴儿耶稣过河的画作。画家在克里斯托弗的赤脚后面画上了交错的涡流。西奥多·冯·卡门说，他对涡街的研究就是受这幅画启发。这是科学与人文的迷人交汇。
　　1940年，仅用了四个月就建成的塔科马窄桥，因设计不当而产生涡街，导致桥梁发生震动和共振，最终导致桥梁受损，人类首次认识到涡街的巨大威力。