יותר מ-100 שנים חלפו מאז גובשו לראשונה היסודות התיאורטיים של ההולוגרפיה, ועדיין אנו מקשרים הולוגרמות בעיקר למדבקות על תקליטים או לקונצרט שלאחר המוות של טופאק שאקור. עם זאת, בשנים האחרונות, נושא ההולוגרפיה החל להתפתח באופן פעיל. היום נספר לכם הכל על תמונות הולוגרפיות מסתוריות.
בשנת 1920, המדען הפולני Mieczyslaw Wolfke בעבודתו "על האפשרות של הדמיה אופטית של רשתות מולקולריות" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) העלה ואישר בניסוי את הרעיון של שיטה הולוגרפית להשגת תמונות. אולם באותה תקופה לא הייתה טכנולוגיה שתאפשר שימוש מעשי בתגלית הקוטב. נאלצנו לחכות לזה עד שנות ה-60 של המאה הקודמת.
הולוגרמות זכו להכרה נרחבת ב-1977 הודות לסרט "מלחמת הכוכבים", שבו הן פעלו כנשאי מידע ואמצעי תקשורת. בדרך זו, תיאוריה מדעית מורכבת מאוד נכנסה לתרבות הפופ, ששבה את דמיונם של מיליוני אנשים ברחבי העולם. האם אנו קרובים היום לחזון נושא ההולוגרפיה מאת ג'ורג' לוקאס?
קרא גם: טלסקופ החלל ג'יימס ווב: 10 מטרות לצפייה
מהי הולוגרפיה?
"עזור לי, אובי-וואן קנובי! אתה התקווה היחידה שלי!" הטקסט הזה, המוכר לכל מעריצי מלחמת הכוכבים, מובא באמצעות הקרנה תלת מימדית של הנסיכה ליאה, הפך עבור צופים רבים לרעיון הראשון של מה זה הולוגרפיה והדמיה הולוגרפית.
היום, כשאנחנו מחזיקים בידינו דיסק עם התקליטים של הלהקה האהובה עלינו, אנחנו רואים עליו מדבקה צבעונית, מנצנצת בצבעים שונים של הקשת. זהו אישור הולוגרפי לאותנטיות ולחוקיות של הדיסק. אז גם זו הולוגרמה, אבל איך היא נוצרת ולמה היא משמשת? אנסה לענות על שאלות אלו בצורה נגישה ככל האפשר. עם זאת, ברור שזו לא תהיה משימה קלה ופשוטה, בעיקר בגלל הצורך להגדיר ולהסביר כמה מושגים פיזיקליים, אם כי רובם אמורים להיות מוכרים לכם משיעורי הפיזיקה שלכם. זה הכרחי מכיוון שהאפקט הסופי הוא תוצאה של שימוש מעשי בהישגים מתחומי טכנולוגיה שונים. לכן אי הבנה של היסודות התיאורטיים עלולה להוביל לאי הבנה של כל הבעיה. עם זאת, אין בכוונתי להעמיס על מאמר זה תיאוריות הנתמכות על ידי משוואות מקסוול. זה יכול, אבל למה? זה לא יוסיף שום דבר חדש ובוודאי יקשה על ההבנה. אנסה להסביר בצורה נגישה את עקרונות ההקלטה והשחזור של תמונות הולוגרפיות, תוך שימוש בשרטוטים ברורים והגדרות של מושגי יסוד פיזיקליים בתחום האופטיקה ותנועת הגלים. ואני אדבר גם על היישום המעשי של ההולוגרפיה, כולל רישום הולוגרפי של מידע בטכנולוגיות מחשב.
נתחיל בהגדרה שתקל עלינו קצת. הולוגרפיה, כמו צילום, המוכרת לאנושות מאז המאה ה-19, היא דרך להשיג תמונות. שני המונחים הללו מגיעים מהשפה היוונית, עם זאת, אם המילה צילום מגיעה מהמילים "צילום" ו"גרף", שמשמעותן "אור" ו"תמונה", אז החלק הראשון של המילה הולוגרפיה מגיע מ"הולוס ", שפירושו ביוונית "שלם".
לכן, הולוגרפיה היא "לצייר את השלם". מה זה אומר? בצילום סטנדרטי נוכל לשמר רק תמונה דו מימדית של מה שאנו רואים בעולם תלת מימדי. הרעיון מאחורי ההולוגרפיה הוא להקליט מידע על האובייקט כולו, לא רק על צד אחד שלו. כך שניתן, באמצעות המידע המוקלט, לשחזר את התמונה של האובייקט כולו.
אבל איך לשמר את המראה של אובייקט תלת מימדי? לשם כך משתמשים בתופעת הפרעות האור. האור הנראה, שהוא חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, מורכב בעצמו משני מרכיבים - שדה חשמלי ושדה מגנטי. אבל הכי חשוב, האור הוא גל, לא רק זרם של פוטונים, ולכן הצבת גלים מרובים יכולה ליצור גלים חדשים עם מאפיינים חדשים. לאחר מכן, באמצעות תופעת הדיפרקציה, ניתן לשחזר את התמונה של גלים מוכשרים כך שתשקף את המאפיינים המתועדים.
קרא גם:
הקלטה והצגה של הולוגרמה
הודות לאופי הגל של האור, ניתן לתעד את הופעתו של אובייקט בתלת מימד על סרט צילום סטנדרטי. בעזרת לייזר מתאים, שקרן אחת שלו מכוונת ללוח שקוף ומכוונת הן לאובייקט המיועד לצלם והן ישירות לסרט, נוצרת תבנית של גלים חופפים. תמונה כזו היא סופרפוזיציה של מספר רב של הפרעות של רכיבים ספקטרליים בודדים של אור, ואם היינו רוצים לקבל "תמונה" מסרט כזה, העיניים שלנו לא היו רואות אובייקט מואר בלייזר, אלא שילוב של קווי הפרעה, אשר כשלעצמם אינם אומרים לנו דבר על האובייקט המצולם.
כך זה נראה בפועל:
רק חשיפה נכונה של הסרט, שבאותו רגע מהווה סורג עקיפה, בעזרת קרן לייזר ממוקדת מאפשרת להפוך את כל התהליך ולקבל תמונה תלת מימדית של האובייקט.
הדמיה הולוגרפית תלת מימדית, אם כי דומה, שונה מהטכניקה הסטריאוסקופית, הכוללת צילום אובייקט משני תקריבים ולאחר מכן הנחת הלוחות במכשיר הנקרא סטריאוסקופ. למשל, פופולרי משקפי VR עבוד בדרך זו, יצירת שתי תמונות מעט מאופזות. בהולוגרמות, תזוזה זו קבועה על מדיום אחד בצורה של הפרעות גל.
קרא גם:
הולוגרמה ו"הולוגרמה"
הבעיה עם הטכנולוגיה שתוארה לעיל היא שהיא דורשת אור לייזר מדויק ובתנאי מעבדה קרובים כדי להשיג תוצאות משביעות רצון. ולמרות שהרעיון המקורי של הולוגרמות מצא יישום מעשי, למשל, בהקלטת נתונים על מדיה סטנדרטית HVD עם קיבולת תיאורטית של מספר TB, עם זאת, הם לא הפכו למדיה פופולרית לשימוש ביתי.
פתרונות מעשיים מראים שהתהליך המורכב של קבלת תמונה הולוגרפית פשוט מפסיד לטכנולוגיות אחרות המשיגות את אותו האפקט, אך באמצעות טכניקות אחרות. ולמרות שמבחינה מדעית אין לקרוא לתמונות כאלה הולוגרמות, נהוג לקרוא לכל הפסאודו-הולוגרמות הללו פשוט "הולוגרמה".
אולם בפועל, לא תמונת הקונצרט של טופאק ולא דמותה של המלכה אליזבת השנייה בכרכרה בת 260 השנים שלה הן הולוגרמות אמיתיות מנקודת מבט מדעית.
הולוגרמה היא לא מה שאנו רואים במשקפי HoloLens או על השמשה הקדמית של מכונית "תצוגה הולוגרפית". לרוב, מדובר בתמונה תלת מימדית שנוצרת בעזרת כמה קרני אור נפרדות (ולא אחת, כמו במקרה של ההולוגרמה המקורית) הנופלות מצדדים שונים על מדיום, שיכול להיות זכוכית שקופה, וילון מים , או אדי מים "צפים" מעל "תצוגה הולוגרפית" כזו.
אין לי התנגדות גדולה לשימוש במונח "הולוגרמה" ביחס לטכניקות אלו, והסיבה העיקרית היא שהאפקט המתקבל בדרך זו תואם לרוב את המאפיינים העיקריים של ההולוגרפיה, כלומר אחסון ושעתוק מידע נוסף. (במקרה זה מדובר בהסתכלות על האובייקט מזוויות שונות) על האובייקט.
מעניין גם:
ה"הולוגרמות" של היום
מערכות המבוססות על מקרנים, המציגות תמונות על חומרים שקופים שונים, עובדות קצת אחרת. אור המכוון מזוויות שונות מכיל מידע על התמונה הנראית מהצד השני. הקרניים יפגשו על פני השטח של זכוכית, מים או, כמו במקרה של ההמצאה הפולנית הנשכחת Leia Display, וילון אדים, היוצר רושם של תמונה תלת מימדית המופיעה באוויר (היתרון האולטימטיבי של תמונה אמיתית הולוגרמה).
דוגמה נוספת היא מסכי התלת מימד של Looking. אלה שמקרינים תמונה לא על משטח דו מימדי, אלא יוצרים אותה בתוך גוף תלת מימדי, למשל זכוכית. החברה, בפרט, עובדת על פתרון Looking Glass Factory במשך שנים, והצלחנו להתפעל מהתוצאות הרציניות הראשונות של עבודה זו בשנת 2020.
אפשר להזכיר גם את קרקס רונקאלי הגרמני שסירב לבצע פעולות עם בעלי חיים, אם כי בגרמניה, אגב, בניגוד למדינות רבות באירופה, קרקסים עם בעלי חיים אינם אסורים. כעת מופיעים בזירה פילים, סוסים ודגים בצורה של הולוגרמות.
המערכת, המאפשרת לצופים לראות הולוגרמות, עלתה יותר מחצי מיליון יורו.
מעניין גם:
- 10 הדברים הכי מוזרים שלמדנו על חורים שחורים ב-2021
- מאדים טרפורמר: האם כוכב הלכת האדום יכול להפוך לכדור הארץ חדש?
האם אנשים לא מבינים שהם חיים בהולוגרמה?
כמובן, זה לא היה בלי אנשים שתומכים ברעיונות של קונספירציה עולמית. הם מאמינים שאתה ואני חיים בהולוגרמה אחת גדולה כבר הרבה זמן, שהעולם סביבנו הוא הולוגרמה, מטריקס. אני אנסה להסביר הכל עכשיו.
כשהופיע הסרט "המטריקס", כולם הופתעו מאוד מהרעיון של התסריט, שעלה מהאחים וואצ'ובסקי. עם זאת, הרעיון העומד בבסיס הסיפור של המטריקס קיים גם בפילוסופיות המזרח. כמה פיזיקאים קוונטים הכירו זה מכבר שמה שהמדע מתאר בשפת המתמטיקה היה ידוע במשך מאות שנים בצורה של מסרים דתיים. כלומר, אם אנחנו מאמינים בתיאוריה הזו, אז אנחנו חיים בהולוגרמה גדולה.
הם טוענים שהאנושות הפכה כל כך עסוקה שהיא לא מסוגלת לשים לב לכמה דברים. אנו מתבוננים בעולם ומשתתפים בבריאתו, לעתים קרובות מאוד מבלי להבין את האפשרות להשפיע על מה שקורה לנו. פיזיקאים מחפשים עדויות לקיומו של שדה היגס מלא בבוזונים אופייניים הנקראים חלקיק האל, אך אנו רואים מידע על חיפושים כאלה במנותק מההשלכות שיהיו לגילוי של מנגנון כזה.
ייתכן שיתברר שאישור קיומם של בוזוני היגס יאלץ אותנו לשאול את עצמנו שאלות חשובות על טבע העולם וכיצד הוא נוצר. פתאום, יכול להתברר שהמושגים של המטריקס אינם כל כך פנטסטיים, וכולנו בעצם חיים בהולוגרמה גדולה, ואנחנו בעצמנו הולוגרמות.
מסקנות כאלה ניתן להסיק מהמידע המתקבל הודות להתפתחות הפיזיקה הקוונטית. אנחנו יודעים בוודאות שהכלל הבסיסי שקובע מה יקרה הוא הסתברות. אנחנו גם יודעים שכמה ניסויים פיזיקליים הם פשוט בלתי אפשריים כי עצם ההתבוננות בהשפעותיהם קובעת מה קורה בהם. איינשטיין, שהבין את ההשלכות של חשיבה כזו, אמר שהעולם אינו יכול לסמוך על אלוהים שמשחק בקוביות.
מה אם אנחנו בעצם חיים בהולוגרמה גדולה, והאינטראקציות שלנו איתה, ביטויי הציפיות והפחדים שלנו מתקשרים איתה, וגורמים לנו לחוות דברים שונים? יש כמה שיטות להשפיע על מה שקורה לנו, שנקראות חיוביות. כל מי שניסה אותם יודע שזה עובד, ובעיקר בגלל שאנחנו יודעים שזה אמור לעבוד. אותו דבר עם טיפולים אלטרנטיביים שונים. הם מבוססים על היכולת שלנו לשלוט בהולוגרמה על ידי ביטול מחשבות שליליות, כלומר באמצעות אמונה.
המדע מחפש תשובה לשאלה מדוע יש מסה, אם החומר מורכב מחלקיקים שהם למעשה ריקים. עם זאת, עבורנו, בני האדם, עדיין נראה שהעולם סביבנו הוא אמיתי מאוד, ואנחנו אפילו לא חושדים שאם נבין את היכולות שלנו, כולם יכולים להיות כמו ניאו מה"מטריקס" האמור, או בודהה שיכול לזוז לשרוף עם את כוח המחשבה שלך.
במילים פשוטות, אנחנו כבר במטריקס וכולנו הולוגרמות ששום דבר לא תלוי בהן. אני רק רוצה לחייך לרעיונות כאלה על העולם שלנו.
מעניין גם: על מחשבים קוונטיים במילים פשוטות
האם לכל אחד תהיה הולוגרמה משלו?
אבל בכל זאת נחזור למציאות. העתיד הוא בהחלט בעיבוד תלת מימד. עם זאת, בטוח שתהיה עוד דרך ארוכה עד שיופיעו הולוגרמות אמיתיות ברחובות, כמו בסרט "בלייד ראנר". עד אז יהיו לנו הרבה "הולוגרמות הדמייה" והדגמות של טכנולוגיות שיטעו את החושים שלנו וייצרו את הרושם שאנחנו מסתכלים על עצמים תלת מימדיים אמיתיים.
כך Google להגדיר למפתחים בדיוק מטרה כזו. ידוע שהם עובדים על פרוייקט סטארליין המעניין, כלומר דוכן "הולוגרפי" לשיחות. הם כבר הראו כמה תוצאות של עבודתם.
עובדי גוגל, באמצעות סדרה של מצלמות וחיישנים, יצרו מודלים תלת מימדיים מדויקים של אנשים שמדברים זה עם זה, ויצרו את הרושם שהם נמצאים באותו מקום. נכון לעכשיו, פתרון זה נבדק במשרדי החברה.
ישנם מדענים המאמינים שאנו כבר במרחק צעד אחד מהופעתה של טכנולוגיית ההולוגרמה באמצעי התקשורת היומיומית בין אנשים. לשם כך יהיה צורך לבנות תשתית נוספת לתקשורת מהדור הבא - רשת סיבים אופטיים המחברים בין היבשות ותשתית תקשורת אלחוטית דור שישי דור 6. חברות טכנולוגיה רבות כבר עוסקות בפעילויות כאלה. אולי בעוד כמה שנים הולוגרמות יהפכו לחלק מחיי היומיום, אבל אני מקווה שהן לא יחליפו תקשורת אמיתית בין אנשים.
כמה מדענים גם מציינים שניתן כבר להשתמש בהולוגרמות, שכן הטכנולוגיות המתאימות כבר קיימות, אבל בשלב זה היא כל כך יקרה שהיא לא לגמרי משתלמת. המצב דומה מאוד לאופן שבו התפתח האינטרנט. ברמה הראשונית, כמעט אף אחד לא האמין בו, ועכשיו אי אפשר לדמיין את ההווה בלי קיומו.
אז יש הרבה סימנים לכך שבעוד כמה שנים נוכל לקבל הולוגרמות משלנו כדי לבקר את חברינו מנוחות ביתנו. עם זאת, יש לזכור כי התחזיות של מדענים לגבי הטכנולוגיות הנחוצות לא תמיד מתגשמות.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
הירשם לדפים שלנו ב Twitter זה Facebook.
מעניין גם: