Изминаха повече от 100 години от първоначалното формулиране на теоретичните основи на холографията и ние все още свързваме холограмите главно със стикери върху плочи или посмъртния концерт на Тупак Шакур. През последните години обаче темата за холографията започна да се развива активно. Днес ще ви разкажем всичко за мистериозните холографски изображения.
През 1920 г. полският учен Mieczyslaw Wolfke в работата си "За възможността за оптично изобразяване на молекулярни решетки" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) изложи и експериментално потвърди идеята за холографски метод за получаване на изображения. По това време обаче не е имало технология, която да позволи откритието на поляка да се използва на практика. Трябваше да чакаме това до 60-те години на миналия век.
Холограмите станаха широко известни през 1977 г. благодарение на филма "Междузвездни войни", в който те действаха като носители на информация и средство за комуникация. По този начин една много сложна научна теория навлезе в поп културата, завладявайки въображението на милиони хора по света. Близо ли сме днес до визията на темата за холографията на Джордж Лукас?
Прочетете също: Космически телескоп Джеймс Уеб: 10 цели за наблюдение
Какво е холография?
„Помогни ми, Оби-Уан Кеноби! Ти си единствената ми надежда!" Този текст, известен на всички фенове на Междузвездни войни, е произнесен от триизмерна проекция на принцесата Лея, стана за много зрители първата идея за това какво представлява холографията и холографското изображение.
Днес, когато държим в ръцете си диск със записите на любимата ни група, виждаме върху него цветен стикер, преливащ в различни цветове на дъгата. Това е холографско потвърждение за автентичността и легалността на диска. И така, това също е холограма, но как се създава и за какво се използва? Ще се опитам да отговоря на тези въпроси възможно най-достъпно. Това обаче очевидно няма да е лесна и проста задача, главно поради необходимостта да се дефинират и обяснят някои физични понятия, въпреки че повечето от тях трябва да са ви познати от часовете ви по физика. Това е необходимо, тъй като крайният ефект е резултат от практическото използване на постиженията от различни области на техниката. Следователно неразбирането на теоретичните основи може да доведе до неразбиране на целия проблем. Въпреки това не възнамерявам да натоварвам тази статия с теории, подкрепени от уравненията на Максуел. Можеше, но защо? Това не би добавило нищо ново и със сигурност би го направило по-трудно за разбиране. Ще се опитам да обясня по достъпен начин принципите на записване и възпроизвеждане на холографски изображения, използвайки ясни чертежи и дефиниции на основни физични понятия в областта на оптиката и вълновото движение. Ще говоря и за практическото приложение на холографията, включително холографския запис на информация в компютърните технологии.
Нека започнем с определение, което ще улесни малко нещата за нас. Холографията, както и фотографията, която е позната на човечеството от 19 век, е начин за получаване на изображения. И двата термина идват от гръцки език, но ако думата фотография произлиза от думите „снимка“ и „графе“, които означават „светлина“ и „картина“, тогава първата част на думата холография идва от „холос“. “, което на гръцки означава „цяло“.
Следователно холографията е "рисуване на цялото". Какво означава? В стандартна снимка можем да запазим само двуизмерен образ на това, което виждаме в триизмерен свят. Идеята зад холографията е да се записва информация за целия обект, а не само за едната му страна. Така че е възможно, използвайки записаната информация, да се възпроизведе изображението на целия обект.
Но как да запазим външния вид на триизмерен обект? За това се използва явлението светлинна интерференция. Видимата светлина, която е част от електромагнитния спектър, сама по себе си се състои от два компонента - електрическо поле и магнитно поле. Но най-важното е, че светлината е вълна, а не просто поток от фотони, така че наслагването на множество вълни може да създаде нови вълни с нови характеристики. След това, използвайки явлението дифракция, изображението на насложените вълни може да бъде възпроизведено така, че да отразява записаните характеристики.
Прочетете също:
- Наблюдение на Червената планета: История на марсианските илюзии
- Телепортация от научна гледна точка и нейното бъдеще
Запис и показване на холограма
Благодарение на вълновата природа на светлината е възможно да се запише външният вид на обект в три измерения върху стандартен фотографски филм. С помощта на подходящ лазер, чийто един лъч е насочен към полупрозрачна пластина и е насочен както към заснемания обект, така и директно към филма, се създава модел от наслагващи се вълни. Такова изображение е суперпозиция на голям брой интерференции на отделни спектрални компоненти на светлината и ако искаме да получим „снимка“ от такъв филм, очите ни няма да видят обект, осветен от лазер, а меланж от интерферентни линии, които сами по себе си не ни казват нищо за снимания обект.
Ето как изглежда на практика:
Само правилното експониране на филма, който в този момент е дифракционна решетка, с помощта на фокусиран лазерен лъч ви позволява да обърнете целия процес и да получите триизмерно изображение на обекта.
XNUMXD холографското изображение, макар и подобно, е различно от стереоскопичната техника, която включва фотографиране на обект от два близки плана и след това поставяне на плочите в устройство, наречено стереоскоп. Например популярни VR очила работете по този начин, създавайки две леко изместени изображения. В холограмите това изместване е фиксирано върху една среда под формата на вълнова интерференция.
Прочетете също:
- 100 години квантова физика: от теориите от 1920-те години на миналия век до компютрите
- 5 бъдещи космически мисии, за които да помислите
Холограма и "холограма"
Проблемът с технологията, описана по-горе, е, че тя изисква прецизна лазерна светлина и близки до лабораторните условия за постигане на задоволителни резултати. И въпреки че първоначалната идея за холограми намери практическо приложение, например при записване на данни на HVD стандартни носители с теоретичен капацитет от няколко TB, те обаче не станаха популярни медии за домашна употреба.
Практическите решения показват, че сложният процес на получаване на холографско изображение просто губи от други технологии, които постигат същия ефект, но с помощта на други техники. И въпреки че от научна гледна точка такива изображения не трябва да се наричат холограми, обичайно е всички тези псевдохолограми да се наричат просто "холограма".
На практика обаче нито концертното изображение на Тупак, нито изображението на кралица Елизабет II в нейната 260-годишна карета са истински холограми от научна гледна точка.
Холограмата не е това, което виждаме в очилата HoloLens или на предното стъкло на кола с "холографски дисплей". Най-често това е триизмерно изображение, създадено с помощта на няколко отделни (а не един, както в случая с оригиналната холограма) светлинни лъчи, падащи от различни страни върху среда, която може да бъде прозрачно стъкло, водна завеса , или "плаваща" водна пара над такъв "холографски дисплей".
Нямам големи възражения срещу използването на термина "холограма" във връзка с тези техники и основната причина е, че ефектът, получен по този начин, много често съответства на основните свойства на холографията, а именно съхраняването и възпроизвеждането на повече информация (в случая става дума за разглеждане на обекта от различни ъгли) за обекта.
Също интересно:
Днешните "холограми"
Системите, базирани на проектори, които показват изображения върху различни прозрачни материали, работят малко по-различно. Светлината, насочена от различни ъгли, съдържа информация за изображението, видяно от другата страна. Лъчите ще се срещнат на повърхността на стъкло, вода или, както в случая със забравеното полско изобретение Leia Display, парна завеса, създавайки впечатление за триизмерно изображение, появяващо се във въздуха (крайното предимство на истинския холограма).
Друг пример са 2020D екраните от Looking. Тези, които проектират изображение не върху двуизмерна повърхност, а го създават вътре в триизмерно тяло, например стъкло. Компанията, по-специално, работи върху решението Looking Glass Factory от години и успяхме да се възхищаваме на първите сериозни резултати от тази работа през XNUMX г.
Можем да споменем и немския цирк Ронкали, който отказа да изпълнява номера с животни, въпреки че в Германия, между другото, за разлика от много европейски страни, цирковете с животни не са забранени. Сега на арената се появяват слонове, коне и риби под формата на холограми.
Системата, която позволява на зрителите да виждат холограми, струва повече от половин милион евро.
Също интересно:
- 10-те най-странни неща, които научихме за черните дупки през 2021 г
- Тераформиране на Марс: Може ли Червената планета да се превърне в нова Земя?
Хората не осъзнават ли, че живеят в холограма?
Разбира се, не мина и без хора, които подкрепят идеите на световната конспирация. Те вярват, че вие и аз живеем в една голяма холограма от дълго време, че светът около нас е холограма, матрица. Сега ще се опитам да обясня всичко.
Когато се появи филмът "Матрицата", всички бяха много изненадани от идеята за сценария, възникнала от братята Уашовски. Въпреки това, идеята, залегнала в историята на Матрицата, присъства и в източните философии. Някои квантови физици отдавна признават, че това, което науката описва на езика на математиката, е известно от векове под формата на религиозни послания. Тоест, ако вярваме на тази теория, значи живеем в голяма холограма.
Те твърдят, че човечеството е станало толкова загрижено, че не е в състояние да забележи някои неща. Ние наблюдаваме света и участваме в неговото създаване, много често без да осъзнаваме възможността да влияем на случващото се с нас. Физиците търсят доказателства за съществуването на поле на Хигс, пълно с характерни бозони, наречени божествена частица, но ние разглеждаме информацията за подобни търсения изолирано от последиците, които би имало откриването на такъв механизъм.
Може да се окаже, че потвърждаването на съществуването на бозоните на Хигс ще ни накара да си зададем важни въпроси за природата на света и как е създаден. Изведнъж може да се окаже, че концепциите на Матрицата не са толкова фантастични и че всички ние всъщност живеем в голяма холограма и ние самите сме холограми.
Такива заключения могат да се направят от информацията, получена благодарение на развитието на квантовата физика. Знаем със сигурност, че основното правило, което определя какво ще се случи, е вероятността. Също така знаем, че някои физически експерименти са просто невъзможни, защото самият факт на наблюдение на техните ефекти определя какво се случва в тях. Айнщайн, осъзнавайки последствията от подобно мислене, каза, че светът не може да зависи от Бог, който играе на зарове.
Какво ще стане, ако всъщност живеем в голяма холограма и нашите взаимодействия с нея, изразите на нашите очаквания и страхове взаимодействат с нея, карайки ни да преживяваме различни неща? Има някои методи за въздействие върху това, което ни се случва, които се наричат положителни. Всеки, който ги е пробвал, знае, че работи и най-вече защото знаем, че трябва да работи. Същото е и с различните алтернативни лечения. Те се основават на способността ни да контролираме холограмата чрез елиминиране на негативните мисли, тоест чрез вяра.
Науката търси отговор на въпроса защо има маса, ако материята се състои от частици, които всъщност са празни. Но за нас, хората, все още изглежда, че светът около нас е много реален и дори не подозираме, че ако разбирахме възможностите си, всеки би могъл да бъде като Нео от споменатата „Матрицата“ или Буда, който можеше да се движи да гори с силата на вашата мисъл.
С прости думи, ние вече сме в Матрицата и всички сме холограми, от които нищо не зависи. Просто искам да се усмихна на подобни идеи за нашия свят.
Също интересно: За квантовите компютри с прости думи
Всеки ли ще има собствена холограма?
Но все пак ще се върнем към реалността. Бъдещето определено е в 3D изобразяването. Сигурно е обаче, че ще трябва да се извърви дълъг път, преди по улиците да се появят истински холограми като във филма "Блейд Рънър". Дотогава ще имаме много "симулационни холограми" и демонстрации на технологии, които все повече ще подвеждат сетивата ни и ще създават впечатлението, че гледаме реални триизмерни обекти.
Так Google поставиха разработчиците точно такава цел. Известно е, че те работят върху интересния проект Starline, тоест "холографска" кабина за разговори. Те вече показаха някои резултати от работата си.
Служителите на Google, използвайки серия от камери и сензори, създадоха точни 3D модели на хора, които говорят помежду си, създавайки впечатлението, че са на едно и също място. В момента това решение е тествано в офисите на компанията.
Някои учени смятат, че вече сме на крачка от появата на холограмната технология в средствата за ежедневна комуникация между хората. За целта ще е необходимо да се изгради още една инфраструктура за комуникация от следващо поколение - оптична мрежа, свързваща континентите, и шесто поколение 6G безжична комуникационна инфраструктура. Много технологични компании вече се занимават с подобни дейности. Може би след няколко години холограмите ще станат част от ежедневието, но се надявам, че няма да изместят реалното общуване между хората.
Някои учени също посочват, че холограмите вече могат да се използват, тъй като вече съществуват съответните технологии, но на този етап това е толкова скъпо, че не е напълно изгодно. Ситуацията е много подобна на развитието на Интернет. На първоначално ниво почти никой не вярваше в него, а сега е невъзможно да си представим настоящето без неговото съществуване.
Така че има много признаци, че след няколко години ще можем да имаме собствени холограми, за да посещаваме приятелите си от уюта на домовете си. Трябва обаче да се има предвид, че прогнозите на учените относно необходимите технологии не винаги се сбъдват.
Можете да помогнете на Украйна да се бори срещу руските нашественици. Най-добрият начин да направите това е да дарите средства на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.
Абонирайте се за нашите страници в Twitter че Facebook.
Също интересно: