Mer enn 100 år har gått siden holografiens teoretiske grunnlag først ble formulert, og vi forbinder fortsatt hologrammer hovedsakelig med klistremerker på plater eller Tupac Shakurs posthume konsert. Imidlertid har emnet holografi begynt å utvikle seg aktivt de siste årene. I dag vil vi fortelle deg alt om mystiske holografiske bilder.
I 1920 fremsatte og bekreftet den polske forskeren Mieczyslaw Wolfke i sitt arbeid "Om muligheten for optisk avbildning av molekylære rutenett" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) ideen om en holografisk metode for å få bilder. På den tiden fantes det imidlertid ingen teknologi som gjorde at polakkens oppdagelse kunne brukes i praksis. Dette måtte vi vente på til 60-tallet av forrige århundre.
Hologrammer ble viden kjent i 1977 takket være filmen Star Wars, der de fungerte som bærere av informasjon og kommunikasjonsmidler. På denne måten kom en veldig kompleks vitenskapelig teori inn i popkulturen, og fanget fantasien til millioner av mennesker rundt om i verden. Er vi i dag nær visjonen om emnet holografi av George Lucas?
Les også: James Webb-romteleskopet: 10 mål å observere
Hva er holografi?
«Hjelp meg, Obi-Wan Kenobi! Du er mitt eneste håp!" Denne teksten, kjent for alle Star Wars-fans, snakkes med en tredimensjonal projeksjon av prinsessen Leia, ble for mange seere den første ideen om hva holografi og holografisk avbildning er.
I dag, når vi holder en plate i hendene med platene til favorittbandet vårt, ser vi et fargerikt klistremerke på den, som skimrer med forskjellige farger på regnbuen. Dette er en holografisk bekreftelse på platens autentisitet og lovlighet. Så dette er også et hologram, men hvordan lages det og hva brukes det til? Jeg vil prøve å svare på disse spørsmålene så lett tilgjengelig som mulig. Imidlertid vil det åpenbart ikke være en lett og enkel oppgave, hovedsakelig på grunn av behovet for å definere og forklare noen fysiske konsepter, selv om de fleste av dem burde være kjent for deg fra fysikktimene dine. Dette er nødvendig fordi den endelige effekten er resultatet av praktisk bruk av prestasjoner fra ulike teknologifelt. Derfor kan en misforståelse av det teoretiske grunnlaget føre til en misforståelse av hele problemstillingen. Jeg har imidlertid ikke tenkt å belaste denne artikkelen med teorier støttet av Maxwells ligninger. Det kan det, men hvorfor? Det ville ikke tilført noe nytt og ville sikkert gjøre det vanskeligere å forstå. Jeg vil forsøke å forklare på en tilgjengelig måte prinsippene for opptak og reproduksjon av holografiske bilder, ved å bruke klare tegninger og definisjoner av grunnleggende fysiske konsepter innen optikk og bølgebevegelse. Og jeg vil også snakke om den praktiske anvendelsen av holografi, inkludert holografisk registrering av informasjon i datateknologi.
La oss starte med en definisjon som vil gjøre ting litt enklere for oss. Holografi, som fotografi, som har vært kjent for menneskeheten siden 19-tallet, er en måte å få bilder på. Begge disse begrepene kommer fra det greske språket, men hvis ordet fotografi kommer fra ordene "foto" og "graf", som betyr "lys" og "bilde", så kommer den første delen av ordet holografi fra "holos ", som på gresk betyr "hel".
Derfor er holografi å "tegne helheten". Hva betyr det? I et standardfotografi kan vi bare bevare et todimensjonalt bilde av det vi ser i en tredimensjonal verden. Ideen bak holografi er å registrere informasjon om hele objektet, ikke bare én side av det. Slik at det er mulig, ved å bruke den registrerte informasjonen, å reprodusere bildet av hele objektet.
Men hvordan bevare utseendet til et tredimensjonalt objekt? Til dette brukes fenomenet lysinterferens. Synlig lys, som er en del av det elektromagnetiske spekteret, består i seg selv av to komponenter – et elektrisk felt og et magnetfelt. Men viktigst av alt, lys er en bølge, ikke bare en strøm av fotoner, så å legge flere bølger over hverandre kan skape nye bølger med nye egenskaper. Deretter, ved bruk av diffraksjonsfenomenet, kan bildet av overlagrede bølger reproduseres slik at det reflekterer de registrerte egenskapene.
Les også:
- Observere den røde planeten: En historie om Mars-illusjoner
- Teleportering fra et vitenskapelig synspunkt og dets fremtid
Hologramopptak og visning
Takket være lysets bølgenatur er det mulig å registrere utseendet til et objekt i tre dimensjoner på standard fotografisk film. Ved hjelp av en passende laser, hvis ene stråle er rettet mot en gjennomskinnelig plate og er rettet både mot objektet som skal avbildes og direkte mot filmen, skapes et mønster av overlappende bølger. Et slikt bilde er en superposisjon av et stort antall interferenser av individuelle spektrale komponenter av lys, og hvis vi ønsket å få et "bilde" fra en slik film, ville øynene våre ikke se et objekt opplyst av en laser, men en blanding av interferenslinjer, som i seg selv ikke forteller oss noe om det fotograferte objektet.
Slik ser det ut i praksis:
Bare riktig eksponering av filmen, som i det øyeblikket er et diffraksjonsgitter, ved hjelp av en fokusert laserstråle lar deg reversere hele prosessen og få et tredimensjonalt bilde av objektet.
XNUMXD holografisk avbildning, selv om den er lik, er forskjellig fra den stereoskopiske teknikken, som innebærer å fotografere et objekt fra to nærbilder og deretter plassere platene i en enhet som kalles et stereoskop. For eksempel populær VR-briller arbeid på denne måten, og lag to litt forskjøvede bilder. I hologrammer er dette skiftet festet på ett medium i form av bølgeinterferens.
Les også:
- 100 år med kvantefysikk: Fra teorier fra 1920-tallet til datamaskiner
- 5 fremtidige romoppdrag å tenke på
Hologram og "hologram"
Problemet med teknologien beskrevet ovenfor er at den krever presist laserlys og nær laboratorieforhold for å oppnå tilfredsstillende resultater. Og selv om den opprinnelige ideen om hologrammer fant praktisk anvendelse, for eksempel ved registrering av data på HVD-standardmedier med en teoretisk kapasitet på flere TB, ble de imidlertid ikke et populært medium for hjemmebruk.
Praktiske løsninger viser at den komplekse prosessen med å få et holografisk bilde rett og slett taper til andre teknologier som oppnår samme effekt, men ved å bruke andre teknikker. Og selv om slike bilder fra et vitenskapelig synspunkt ikke bør kalles hologrammer, er det vanlig å kalle alle disse pseudo-hologrammene ganske enkelt "hologram".
I praksis er imidlertid verken Tupac-konsertbildet eller bildet av dronning Elizabeth II i hennes 260 år gamle vogn ekte hologrammer fra et vitenskapelig synspunkt.
Et hologram er ikke det vi ser i HoloLens-briller eller på frontruten til en "holografisk display"-bil. Oftest er dette et tredimensjonalt bilde laget ved hjelp av flere separate (og ikke en, som i tilfellet med det originale hologrammet) lysstråler som faller fra forskjellige sider på et medium, som kan være gjennomsiktig glass, en vanngardin , eller "flytende" vanndamp over en slik "holografisk visning".
Jeg har ingen store innvendinger mot bruken av begrepet "hologram" i forhold til disse teknikkene, og hovedgrunnen er at effekten oppnådd på denne måten svært ofte tilsvarer hovedegenskapene til holografi, nemlig lagring og reproduksjon av mer informasjon (i dette tilfellet handler det om å se objektet fra forskjellige vinkler) om objektet.
Også interessant:
Dagens "hologrammer"
Systemer basert på projektorer, som viser bilder på ulike transparente materialer, fungerer litt annerledes. Lys rettet fra forskjellige vinkler inneholder informasjon om bildet sett fra den andre siden. Strålene vil møtes på overflaten av glass, vann eller, som i tilfellet med den glemte polske oppfinnelsen Leia Display, en dampgardin, som skaper inntrykk av et tredimensjonalt bilde som vises i luften (den ultimate fordelen med en ekte hologram).
Et annet eksempel er 2020D-skjermene fra Looking. De som projiserer et bilde ikke på en todimensjonal overflate, men skaper det inne i en tredimensjonal kropp, for eksempel glass. Spesielt selskapet har jobbet med Looking Glass Factory-løsningen i årevis, og vi kunne beundre de første seriøse resultatene av dette arbeidet i XNUMX.
Vi kan også nevne det tyske Roncalli-sirkuset, som nektet å utføre handlinger med dyr, men i Tyskland, i motsetning til mange europeiske land, er sirkus med dyr forresten ikke forbudt. Nå dukker elefanter, hester og fisker opp på arenaen i form av hologrammer.
Systemet, som lar seerne se hologrammer, koster mer enn en halv million euro.
Også interessant:
- De 10 rareste tingene vi lærte om sorte hull i 2021
- Terraforming Mars: Kan den røde planeten bli til en ny jord?
Skjønner ikke folk at de lever i et hologram?
Selvfølgelig var det ikke uten folk som støtter ideene om en verdenskonspirasjon. De tror at du og jeg har levd i ett stort hologram i lang tid, at verden rundt oss er et hologram, en matrise. Jeg skal prøve å forklare alt nå.
Da filmen "The Matrix" dukket opp, ble alle veldig overrasket over ideen om manuset, som oppsto fra Wachowski-brødrene. Imidlertid er ideen som ligger til grunn for historien om Matrix også til stede i østlige filosofier. Noen kvantefysikere har lenge erkjent at det vitenskapen beskriver på matematikkspråket har vært kjent i århundrer i form av religiøse budskap. Det vil si at hvis vi tror på denne teorien, så lever vi i et stort hologram.
De hevder at menneskeheten har blitt så opptatt at den ikke klarer å legge merke til enkelte ting. Vi observerer verden og deltar i dens skapelse, veldig ofte uten å innse muligheten for å påvirke hva som skjer med oss. Fysikere leter etter bevis på eksistensen av et Higgs-felt fullt av karakteristiske bosoner kalt gudepartikkelen, men vi vurderer informasjon om slike søk isolert fra implikasjonene som oppdagelsen av en slik mekanisme ville ha.
Det kan vise seg at å bekrefte eksistensen av Higgs-bosoner vil tvinge oss til å stille oss selv viktige spørsmål om verdens natur og hvordan den ble skapt. Plutselig kan det vise seg at konseptene til Matrix ikke er så fantastiske, og vi lever faktisk alle i et stort hologram, og vi er selv hologrammer.
Slike konklusjoner kan trekkes fra informasjonen som er oppnådd takket være utviklingen av kvantefysikk. Vi vet med sikkerhet at grunnregelen som avgjør hva som vil skje er sannsynlighet. Vi vet også at noen fysiske eksperimenter rett og slett er umulige fordi selve det å observere effektene deres bestemmer hva som skjer i dem. Einstein, som innså konsekvensene av slik tenkning, sa at verden ikke kan stole på en Gud som spiller terninger.
Hva om vi faktisk lever i et stort hologram, og våre interaksjoner med det, uttrykkene for våre forventninger og frykt samhandler med det, og får oss til å oppleve forskjellige ting? Det finnes noen metoder for å påvirke hva som skjer med oss, som kalles positive. Alle som har prøvd dem vet at det fungerer, og mest fordi vi vet at det skal fungere. Det samme med ulike alternative behandlinger. De er basert på vår evne til å kontrollere hologrammet ved å eliminere negative tanker, det vil si gjennom tro.
Vitenskapen leter etter et svar på spørsmålet om hvorfor det er masse, hvis materie består av partikler som faktisk er tomme. Men for oss mennesker ser det fortsatt ut til at verden rundt oss er veldig ekte, og vi mistenker ikke engang at hvis vi forsto evnene våre, kunne alle være som Neo fra nevnte "Matrix", eller Buddha som kunne bevege seg brenne med kraften i tanken din.
Med enkle ord er vi allerede i matrisen og vi er alle hologrammer som ingenting avhenger av. Jeg vil bare smile av slike ideer om vår verden.
Også interessant: Om kvantedatamaskiner i enkle ord
Vil alle ha sitt eget hologram?
Men vi skal likevel tilbake til virkeligheten. Fremtiden er definitivt i 3D-gjengivelse. Det er imidlertid sikkert at det er en lang vei å gå før det dukker opp ekte hologrammer på gata, som i filmen «Blade Runner». Inntil da vil vi ha mange «simuleringshologrammer» og demonstrasjoner av teknologier som i økende grad vil villede våre sanser og skape inntrykk av at vi ser på ekte tredimensjonale objekter.
Så Google sette utviklerne nøyaktig et slikt mål. Det er kjent at de jobber med det interessante Project Starline, det vil si en «holografisk» stand for samtaler. De har allerede vist noen resultater av arbeidet sitt.
Google-ansatte, ved hjelp av en serie kameraer og sensorer, laget nøyaktige 3D-modeller av folk som snakker med hverandre, noe som ga inntrykk av at de er på samme sted. Foreløpig er denne løsningen testet på selskapets kontorer.
Noen forskere mener at vi allerede er ett skritt unna utseendet til hologramteknologi i form av daglig kommunikasjon mellom mennesker. For dette vil det være nødvendig å bygge en annen infrastruktur for neste generasjons kommunikasjon – et fiberoptisk nettverk som forbinder kontinentene og en sjette generasjons 6G trådløs kommunikasjonsinfrastruktur. Mange teknologiselskaper er allerede engasjert i slike aktiviteter. Kanskje om noen år vil hologrammer bli en del av hverdagen, men jeg håper at de ikke vil erstatte reell kommunikasjon mellom mennesker.
Noen forskere påpeker også at hologrammer allerede kan brukes, siden de aktuelle teknologiene allerede eksisterer, men på dette stadiet er det så dyrt at det ikke er helt lønnsomt. Situasjonen er veldig lik hvordan Internett utviklet seg. På det opprinnelige nivået trodde nesten ingen på ham, og nå er det umulig å forestille seg nåtiden uten hans eksistens.
Så det er mange tegn på at vi om noen år vil kunne ha våre egne hologrammer for å besøke vennene våre hjemmefra. Det bør imidlertid tas i betraktning at spådommene til forskere angående de nødvendige teknologiene ikke alltid går i oppfyllelse.
Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.
Abonner på våre sider i Twitter og Facebook.
Også interessant: