Praėjo daugiau nei 100 metų nuo tada, kai pirmą kartą buvo suformuluoti teoriniai holografijos pagrindai, o hologramas vis dar daugiausia siejame su lipdukais ant plokštelių ar Tupaco Shakuro pomirtiniu koncertu. Tačiau pastaraisiais metais holografijos tema pradėjo aktyviai vystytis. Šiandien mes jums pasakysime viską apie paslaptingus holografinius vaizdus.
1920 m. lenkų mokslininkas Mieczyslaw Wolfke savo darbe „Dėl molekulinių tinklų optinio vaizdavimo galimybės“ (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) iškėlė ir eksperimentiškai patvirtino holografinio vaizdų gavimo metodo idėją. Tačiau tuo metu dar nebuvo technologijos, kuri leistų lenko atradimą panaudoti praktiškai. Turėjome to laukti iki praėjusio amžiaus 60-ųjų.
Hologramos tapo plačiai žinomos 1977 m. dėka filmo „Žvaigždžių karai“, kuriame jos veikė kaip informacijos ir ryšio priemonės. Tokiu būdu į popkultūrą pateko labai sudėtinga mokslinė teorija, patraukusi milijonų žmonių visame pasaulyje vaizduotę. Ar šiandien esame arti George'o Lucaso holografijos temos vizijos?
Taip pat skaitykite: Jameso Webbo kosminis teleskopas: 10 taikinių, kuriuos reikia stebėti
Kas yra holografija?
„Padėk man, Obi-Wan Kenobi! Tu mano vienintelė viltis!" Šis tekstas, žinomas visiems „Žvaigždžių karų“ gerbėjams, pasakomas trimatėje princesės projekcijoje Lėja, daugeliui žiūrovų tapo pirmąja idėja, kas yra holografija ir holografinis vaizdavimas.
Šiandien, kai laikome rankose diską su mėgstamos grupės įrašais, ant jo matome spalvingą lipduką, mirgantį skirtingomis vaivorykštės spalvomis. Tai holografinis disko autentiškumo ir teisėtumo patvirtinimas. Taigi, tai irgi holograma, bet kaip ji kuriama ir kam naudojama? Į šiuos klausimus pasistengsiu atsakyti kuo suprantamiau. Tačiau akivaizdu, kad tai nebus lengva ir paprasta užduotis, daugiausia dėl poreikio apibrėžti ir paaiškinti kai kurias fizines sąvokas, nors dauguma jų turėtų būti žinomos iš fizikos pamokų. Tai būtina, nes galutinis efektas yra praktinio įvairių technologijų sričių pasiekimų panaudojimo rezultatas. Todėl neteisingas teorinių pagrindų supratimas gali sukelti neteisingą visos problemos supratimą. Tačiau šio straipsnio neketinu apkrauti teorijomis, paremtomis Maksvelo lygtimis. Gali, bet kodėl? Tai nepridėtų nieko naujo ir tikrai apsunkintų supratimą. Pabandysiu suprantamai paaiškinti holografinių vaizdų įrašymo ir atkūrimo principus, naudodamas aiškius brėžinius ir pagrindinių fizikinių sąvokų apibrėžimus optikos ir bangų judėjimo srityje. Taip pat pakalbėsiu apie praktinį holografijos taikymą, įskaitant holografinį informacijos įrašymą kompiuterinėse technologijose.
Pradėkime nuo apibrėžimo, kuris mums padės šiek tiek lengviau. Holografija, kaip ir fotografija, žmonijai žinoma nuo XIX amžiaus, yra vaizdų gavimo būdas. Abu šie terminai kilę iš graikų kalbos, tačiau jei žodis fotografija kilęs iš žodžių „foto“ ir „grafas“, kurie reiškia „šviesa“ ir „vaizdas“, tada pirmoji žodžio holografija dalis kilusi iš „holos“. “, kuris graikų kalba reiškia „visa“.
Todėl holografija yra „visumos piešimas“. Ką tai reiškia? Standartinėje nuotraukoje galime išsaugoti tik dvimatį vaizdą to, ką matome trimačiame pasaulyje. Holografijos idėja yra įrašyti informaciją apie visą objektą, o ne tik apie vieną jo pusę. Kad būtų galima naudojant įrašytą informaciją atkurti viso objekto vaizdą.
Tačiau kaip išsaugoti trimačio objekto išvaizdą? Tam naudojamas šviesos trukdžių reiškinys. Matoma šviesa, kuri yra elektromagnetinio spektro dalis, pati susideda iš dviejų komponentų – elektrinio lauko ir magnetinio lauko. Tačiau svarbiausia, kad šviesa yra banga, o ne tik fotonų srautas, todėl sudėjus kelias bangas gali atsirasti naujų bangų su naujomis savybėmis. Tada, naudojant difrakcijos reiškinį, vienas ant kito esančių bangų vaizdas gali būti atkurtas taip, kad jis atspindėtų įrašytas charakteristikas.
Taip pat skaitykite:
- Raudonosios planetos stebėjimas: Marso iliuzijų istorija
- Teleportacija moksliniu požiūriu ir jos ateitis
Hologramos įrašymas ir rodymas
Dėl šviesos banginio pobūdžio galima užfiksuoti objekto išvaizdą trimis matmenimis standartinėje fotojuostoje. Tinkamo lazerio, kurio vienas spindulys nukreiptas į permatomą plokštę ir nukreiptas tiek į vaizduojamą objektą, tiek tiesiai į plėvelę, pagalba sukuriamas persidengiančių bangų raštas. Toks vaizdas yra daugybės atskirų šviesos spektrinių komponentų trukdžių superpozicija, o jei norėtume gauti „nuotrauką“ iš tokios plėvelės, mūsų akys matytų ne lazeriu apšviečiamą objektą, o melanžą trukdžių linijos, kurios pačios nieko nesako apie fotografuojamą objektą.
Štai kaip tai atrodo praktiškai:
Tik teisingas plėvelės, kuri tuo momentu yra difrakcinė gardelė, ekspozicija fokusuoto lazerio spindulio pagalba leidžia apsukti visą procesą ir gauti trimatį objekto vaizdą.
XNUMXD holografinis vaizdas, nors ir panašus, skiriasi nuo stereoskopinės technikos, kuri apima objekto fotografavimą iš dviejų stambių planų ir plokštelių įdėjimą į įrenginį, vadinamą stereoskopu. Pavyzdžiui, populiarus VR akiniai dirbkite tokiu būdu, sukurdami du šiek tiek paslinktus vaizdus. Hologramose šis poslinkis fiksuojamas vienoje terpėje bangų trukdžių pavidalu.
Taip pat skaitykite:
- Kvantinės fizikos 100 metų: nuo XX amžiaus 1920-ųjų teorijų iki kompiuterių
- 5 ateities kosminės misijos, apie kurias reikia pagalvoti
Holograma ir "holograma"
Aukščiau aprašytos technologijos problema yra ta, kad norint pasiekti patenkinamus rezultatus reikia tikslios lazerio šviesos ir artimų laboratorinių sąlygų. Ir nors pradinė hologramų idėja buvo praktiškai pritaikyta, pavyzdžiui, įrašant duomenis į HVD standartines laikmenas, kurių teorinė talpa yra keletas TB, vis dėlto jos netapo populiaria laikmena naudojimui namuose.
Praktiniai sprendimai rodo, kad sudėtingas holografinio vaizdo gavimo procesas tiesiog pralaimi kitoms technologijoms, kurios pasiekia tą patį efektą, bet naudoja kitas technikas. Ir nors moksliniu požiūriu tokių vaizdų nereikėtų vadinti hologramomis, visas šias pseudohologramas įprasta vadinti tiesiog „holograma“.
Tačiau praktiškai nei Tupac koncertinis vaizdas, nei karalienės Elžbietos II atvaizdas jos 260 metų senumo vežime nėra tikros hologramos moksliniu požiūriu.
Holograma nėra tai, ką matome „HoloLens“ akiniuose ar ant „holografinio ekrano“ automobilio priekinio stiklo. Dažniausiai tai yra trimatis vaizdas, sukurtas kelių atskirų (o ne vieno, kaip originalios hologramos atveju) šviesos spindulių, krentančių iš skirtingų pusių, pagalba ant terpės, kuri gali būti permatomas stiklas, vandens uždanga. , arba „plūduriuojančius“ vandens garus virš tokio „holografinio ekrano“.
Neturiu didelių prieštaravimų termino „holograma“ vartojimui šių metodų atžvilgiu, o pagrindinė priežastis yra ta, kad tokiu būdu gaunamas efektas labai dažnai atitinka pagrindines holografijos savybes, būtent daugiau informacijos saugojimą ir atkūrimą. (šiuo atveju kalbama apie objekto žiūrėjimą iš skirtingų kampų) apie objektą.
Taip pat įdomu:
Šiandienos „hologramos“
Projektorių pagrindu sukurtos sistemos, vaizduojančios vaizdus ant įvairių skaidrių medžiagų, veikia kiek kitaip. Iš skirtingų kampų nukreiptoje šviesoje yra informacijos apie vaizdą, matomą iš kitos pusės. Spinduliai susidurs ant stiklo, vandens arba, kaip primiršto lenkų išradimo Leia Display, garų užuolaidos paviršiaus, sukurdami ore atsirandančio trimačio vaizdo įspūdį (didžiausias tikrojo vaizdo pranašumas). holograma).
Kitas pavyzdys yra 2020D ekranai iš Looking. Tie, kurie projektuoja vaizdą ne ant dvimačio paviršiaus, o sukuria jį trimačio kūno, pavyzdžiui, stiklo, viduje. Visų pirma, bendrovė jau ne vienerius metus dirba su „Looking Glass Factory“ sprendimu, o pirmaisiais rimtais šio darbo rezultatais galėjome pasigrožėti XNUMX m.
Galima paminėti ir vokiečių Roncalli cirką, kuris atsisakė vaidinti su gyvūnais, nors Vokietijoje, beje, skirtingai nei daugelyje Europos šalių, cirkai su gyvūnais nėra uždrausti. Dabar arenoje hologramų pavidalu pasirodo drambliai, arkliai ir žuvys.
Sistema, leidžianti žiūrovams matyti hologramas, kainavo daugiau nei pusę milijono eurų.
Taip pat įdomu:
- 10 keisčiausių dalykų, kuriuos sužinojome apie juodąsias skyles 2021 m
- Terraformuojantis Marsas: ar Raudonoji planeta gali virsti nauja Žeme?
Ar žmonės nesuvokia, kad gyvena hologramoje?
Žinoma, be žmonių, kurie palaiko pasaulinio sąmokslo idėjas. Jie tiki, kad tu ir aš jau seniai gyvename vienoje didelėje hologramoje, kad mus supantis pasaulis yra holograma, Matrica. Pabandysiu dabar viską paaiškinti.
Pasirodžius filmui „Matrica“, visus labai nustebino scenarijaus idėja, kilusi iš brolių Wachowskių. Tačiau idėja, kuria grindžiama Matricos istorija, taip pat yra Rytų filosofijose. Kai kurie kvantiniai fizikai jau seniai pripažino, kad tai, ką mokslas aprašo matematikos kalba, jau šimtmečius buvo žinoma religinių pranešimų forma. Tai yra, jei tikime šia teorija, tada gyvename didelėje hologramoje.
Jie teigia, kad žmonija taip susirūpino, kad nepajėgia kai kurių dalykų pastebėti. Mes stebime pasaulį ir dalyvaujame jo kūrime, labai dažnai nesuvokdami galimybės daryti įtaką tam, kas vyksta su mumis. Fizikai ieško įrodymų, kad egzistuoja Higso laukas, pilnas būdingų bozonų, vadinamų dievo dalele, tačiau informaciją apie tokias paieškas vertiname atskirai nuo tokio mechanizmo atradimo pasekmių.
Gali pasirodyti, kad Higso bozonų egzistavimo patvirtinimas privers mus užduoti sau svarbius klausimus apie pasaulio prigimtį ir kaip jis buvo sukurtas. Staiga gali pasirodyti, kad Matricos sampratos nėra tokios fantastiškos, o mes visi iš tikrųjų gyvename didelėje hologramoje, o patys esame hologramos.
Tokias išvadas galima padaryti iš informacijos, gautos tobulėjant kvantinei fizikai. Tikrai žinome, kad pagrindinė taisyklė, lemianti, kas nutiks, yra tikimybė. Taip pat žinome, kad kai kurie fiziniai eksperimentai yra tiesiog neįmanomi, nes pats jų poveikio stebėjimo faktas lemia, kas juose vyksta. Einšteinas, suvokdamas tokio mąstymo pasekmes, pasakė, kad pasaulis negali priklausyti nuo Dievo, kuris žaidžia kauliukais.
Ką daryti, jei iš tikrųjų gyvename didelėje hologramoje, o mūsų sąveika su ja, mūsų lūkesčių ir baimių išraiškos sąveikauja su ja, todėl patiriame skirtingus dalykus? Yra keletas būdų, kaip daryti įtaką tam, kas vyksta su mumis, kurie vadinami teigiamais. Kiekvienas, kuris juos bandė, žino, kad tai veikia, ir daugiausia todėl, kad žinome, kad tai turėtų veikti. Tas pats su įvairiais alternatyviais gydymo būdais. Jie pagrįsti mūsų gebėjimu valdyti hologramą pašalinant neigiamas mintis, tai yra per tikėjimą.
Mokslas ieško atsakymo į klausimą, kodėl yra masė, jei materija susideda iš dalelių, kurios iš tikrųjų yra tuščios. Tačiau mums, žmonėms, vis dar atrodo, kad mus supantis pasaulis yra labai realus, ir net neįtariame, kad jei suprastume savo galimybes, kiekvienas galėtų būti kaip Neo iš minėtos „Matricos“, arba Buda, kuris galėtų judėti degdamas. tavo minties galia.
Paprastais žodžiais tariant, mes jau esame Matricoje ir visi esame hologramos, nuo kurių niekas nepriklauso. Man tiesiog norisi nusišypsoti išgirdusi tokias idėjas apie mūsų pasaulį.
Taip pat įdomu: Apie kvantinius kompiuterius paprastais žodžiais
Ar kiekvienas turės savo hologramą?
Bet vis tiek grįšime į realybę. Ateitis neabejotinai yra 3D atvaizdavimas. Tačiau neabejotina, kad laukia ilgas kelias, kol gatvėse pasirodys tikros hologramos, kaip filme „Bėgantis ašmenimis“. Iki tol turėsime daugybę „modeliavimo hologramų“ ir technologijų demonstracijų, kurios vis labiau klaidins mūsų pojūčius ir sukurs įspūdį, kad žiūrime į tikrus trimačius objektus.
Taip "Google" iškėlė kūrėjams būtent tokį tikslą. Yra žinoma, kad jie dirba su įdomiu „Starline“ projektu, tai yra „holografine“ pokalbių kabina. Jie jau parodė kai kuriuos savo darbo rezultatus.
„Google“ darbuotojai, naudodami daugybę kamerų ir jutiklių, sukūrė tikslius 3D modelius, kuriuose žmonės kalbasi tarpusavyje, todėl susidaro įspūdis, kad jie yra toje pačioje vietoje. Šiuo metu šis sprendimas išbandytas įmonės biuruose.
Kai kurie mokslininkai mano, kad mes jau esame per žingsnį nuo hologramos technologijos atsiradimo kasdieninio žmonių bendravimo priemonėse. Tam reikės sukurti dar vieną naujos kartos komunikacijos infrastruktūrą – šviesolaidinį tinklą, jungiantį žemynus ir šeštos kartos 6G belaidžio ryšio infrastruktūrą. Tokia veikla jau užsiima daugelis technologijų įmonių. Galbūt po kelerių metų hologramos taps kasdienybės dalimi, bet tikiuosi, kad jos nepakeis tikro bendravimo tarp žmonių.
Kai kurie mokslininkai taip pat atkreipia dėmesį į tai, kad hologramas jau galima naudoti, nes atitinkamos technologijos jau egzistuoja, tačiau šiuo metu jos yra tokios brangios, kad nėra visiškai pelningos. Situacija labai panaši į tai, kaip vystėsi internetas. Iš pradžių juo beveik niekas netikėjo, o dabar neįmanoma įsivaizduoti dabarties be jo egzistavimo.
Taigi yra daug ženklų, rodančių, kad po kelerių metų galėsime turėti savo hologramas, kuriomis galėsime aplankyti savo draugus iš patogių namų. Tačiau reikia nepamiršti, kad mokslininkų prognozės dėl reikalingų technologijų ne visada išsipildo.
Jūs galite padėti Ukrainai kovoti su Rusijos įsibrovėliais. Geriausias būdas tai padaryti – aukoti lėšas Ukrainos ginkluotosioms pajėgoms per Išgelbėk gyvybę arba per oficialų puslapį NBU.
Prenumeruokite mūsų puslapius Twitter kad Facebook.
Taip pat įdomu:
