此前英国布里斯托尔大学、格拉斯哥大学和南安普敦大学的一组物理学家在《自然物理学》上发表了一篇论文。了解如何以这种方式控制光线对广泛应用于各行各业的激光技术有着重要的意义。布里斯托尔大学的马克·丹尼斯博士说：在光束中，穿过空间的光流就像河流中的水一样。尽管光线经常以直线的形式流动（从手电筒、激光笔等射出）但光也可以在旋转和涡流中流动，在空间中形成被称为“光学漩涡”的线条。沿着这些线，或者光学漩涡，光的强度为零(黑色)，我们周围的光充满了这些黑暗的线条，尽管我们看不见它们。
彩色圆代表全息图，其中打结的光涡旋出现。
博科园-科学科普：光学旋涡可以通过全息图产生，全息图可以引导光的流动。在这项工作中研究小组使用结理论设计了全息图。结理论是抽象数学的一个分支，灵感来自鞋带和绳子上的结。使用这些特别设计的全息图能够在光学涡旋中产生结。这项新研究展示了一个以前被认为是完全抽象的数学分支的物理应用。格拉斯哥大学的迈尔斯·帕吉特教授说：打结光实验演示所需要的精密全息图设计显示了先进的光学控制，这无疑可以用于未来的激光设备。1867年开尔文勋爵为了寻找原子的解释而开始了旋涡的研究，2000年他开始与布里斯托大学的迈克尔·贝瑞教授一起研究旋涡，这项研究开启了历史的新篇章。
包括来自布里斯托尔大学和伯明翰大学的理论物理学家在内的一项研究合作发现了一种新的方法，通过在太空中打结来评估光如何在太空中流动。激光看起来像是一束聚焦紧密的光束。事实上这是一个电磁场，在空间中的每个点都以椭圆形状振动。这种多向光被称为“极化”。这种效果可以在偏光太阳镜上看到，它只允许一种方向的光穿透。通过将它们举向天空并旋转，观众将看到在不同方向流动的光出现和消失时出现的更暗、更亮的斑块。
彩色圆代表全息图，其中打结的光涡旋出现。
现在科学家已经能够利用全息技术将偏振激光束扭曲成绳结。布里斯托尔大学物理学院和伯明翰大学物理与天文学院的马克·丹尼斯教授领导了这项研究的理论部分。人们都熟悉在鞋带或丝带等有形物体上打结，一个被称为“结理论”的数学分支可以通过计算结的环和交叉来分析结。然而有了光线，事情就变得有点复杂了。它不仅仅是一个被打结的线状光束，而是它运动的整个空间或“场”。从数学角度看，有趣的不是结，而是它周围的空间，场的几何和空间性质被称为拓扑。
实验测量极化奇异三叶结，图片：University of Bristol
为了分析打结光场的拓扑结构，来自布里斯托尔大学、伯明翰大学、渥太华大学和罗切斯特大学的研究人员使用偏振光创建被称为“极化奇点”的结构。35年前约翰·奈教授在布里斯托尔发现了极化奇异点，极化椭圆是圆形的点，周围环绕着其他偏振。在三维空间中，这些奇点沿着直线出现，在这种情况下产生结。这个团队能够在光线下制造出比以前复杂得多的结，并对它们进行了细致的分析。拓扑学的目的之一是讨论用线和曲面来显示数据，现实世界的表面比数学预测有更多的洞。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Nature Physics》｜研究/来自：布里斯托大学，DOI: 10.1038/s41567-018-0229-2
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