Hay cosas en la vida que se pueden predecir razonablemente bien. Las mareas suben y bajan. La luna crece y mengua. Una bola de billar rebota alrededor de una mesa de acuerdo con una geometría ordenada.

Y luego están las cosas que desafían cualquier predicción fácil:el huracán que cambia de dirección sin previo aviso. El chapoteo del agua en una fuente. El elegante desorden de las ramas que crecen en un árbol.

Estos fenómenos y otros similares pueden describirse como sistemas caóticos, y se destacan por mostrar un comportamiento que es predecible al principio, pero crece cada vez más al azar con el tiempo.

Debido al gran papel que juegan los sistemas caóticos en el mundo que nos rodea, Los científicos y matemáticos han buscado durante mucho tiempo comprenderlos mejor. Ahora, Lihong Wang de Caltech, el profesor Bren en el departamento de Ingeniería Médica Andrew y Peggy Cherng, ha desarrollado una nueva herramienta que podría ayudar en esta búsqueda.

En el último número de Avances de la ciencia , Wang describe cómo ha utilizado una cámara ultrarrápida de su propio diseño que graba vídeo a mil millones de fotogramas por segundo para observar el movimiento de la luz láser en una cámara especialmente diseñada para inducir reflejos caóticos.

"Algunas caries no son caóticas, para que el camino que tome la luz sea predecible, "Dice Wang. Pero en el trabajo actual, él y sus colegas han utilizado esa cámara ultrarrápida como herramienta para estudiar una cavidad caótica, "en el que la luz toma un camino diferente cada vez que repetimos el experimento".

La cámara utiliza una tecnología llamada fotografía ultrarrápida comprimida (CUP), que Wang ha demostrado en otras investigaciones que es capaz de alcanzar velocidades de hasta 70 billones de fotogramas por segundo. La velocidad a la que una cámara CUP graba video la hace capaz de ver la luz, lo más rápido del universo, mientras viaja.

Pero las cámaras CUP tienen otra característica que las hace especialmente adecuadas para estudiar sistemas caóticos. A diferencia de una cámara tradicional que graba un fotograma de vídeo a la vez, una cámara CUP básicamente dispara todos sus fotogramas a la vez. Esto permite que la cámara capture la totalidad de la trayectoria caótica de un rayo láser a través de la cámara de una sola vez.

Eso importa porque en un sistema caótico, el comportamiento es diferente cada vez. Si la cámara solo capturó parte de la acción, el comportamiento que no se registró nunca pudo ser estudiado, porque nunca volvería a ocurrir exactamente de la misma manera. Sería como intentar fotografiar un pájaro, pero con una cámara que solo puede capturar una parte del cuerpo a la vez; es más, cada vez que el pájaro aterriza cerca de ti, sería una especie diferente. Aunque puede intentar reunir todas sus fotos en una imagen de pájaro compuesta, ese pájaro empedrado tendría el pico de un cuervo, el cuello de una cigüeña, las alas de un pato, la cola de un halcón, y las piernas de un pollo. No es exactamente útil.

Wang dice que la capacidad de su cámara CUP para capturar el movimiento caótico de la luz puede dar nueva vida al estudio del caos óptico. que tiene aplicaciones en física, comunicaciones, y criptografía.

"Fue un campo realmente caliente hace algún tiempo, pero ha muerto tal vez porque no teníamos las herramientas que necesitábamos, ", dice." Los experimentalistas perdieron el interés porque no pudieron hacer los experimentos, y los teóricos perdieron el interés porque no pudieron validar sus teorías experimentalmente. Esta fue una demostración divertida para mostrarle a la gente en ese campo que finalmente tienen una herramienta experimental ".

El artículo que describe la investigación, titulado "Observación y control del caos óptico en tiempo real, "aparece en la edición del 13 de enero de Avances de la ciencia .