Več kot 100 let je minilo od oblikovanja teoretičnih osnov holografije, holograme pa še vedno povezujemo predvsem z nalepkami na ploščah ali posmrtnim koncertom Tupaca Shakurja. Toda v zadnjih letih se je tema holografije začela aktivno razvijati. Danes vam bomo povedali vse o skrivnostnih holografskih slikah.
Leta 1920 je poljski znanstvenik Mieczyslaw Wolfke v svojem delu "O možnostih optičnega slikanja molekularnih mrež" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) predstavil in eksperimentalno potrdil idejo o holografski metodi pridobivanja slik. Takrat pa še ni bilo tehnologije, ki bi omogočala uporabo Poljakovega odkritja v praksi. Na to smo morali čakati vse do 60. let prejšnjega stoletja.
Hologrami so postali splošno znani leta 1977 po zaslugi filma Vojna zvezd, v katerem so bili nosilci informacij in komunikacijsko sredstvo. Na ta način je v pop kulturo vstopila zelo zapletena znanstvena teorija, ki je prevzela domišljijo milijonov ljudi po vsem svetu. Ali smo danes blizu viziji teme holografije Georgea Lucasa?
Preberite tudi: Vesoljski teleskop James Webb: 10 ciljev za opazovanje
Kaj je holografija?
»Pomagaj mi, Obi-Wan Kenobi! Ti si moje edino upanje!« To besedilo, ki ga poznajo vsi oboževalci Vojne zvezd, govori tridimenzionalna projekcija princese Leia, je za mnoge gledalce postala prva ideja o tem, kaj sta holografija in holografsko slikanje.
Danes, ko držimo v rokah ploščo s ploščami naše najljubše skupine, vidimo na njej pisano nalepko, ki se svetlika v različnih barvah mavrice. To je holografska potrditev pristnosti in zakonitosti diska. Torej, tudi to je hologram, ampak kako nastane in za kaj se uporablja? Na ta vprašanja bom poskušal odgovoriti čim bolj dostopno. Vendar to očitno ne bo lahka in preprosta naloga, predvsem zaradi potrebe po definiranju in razlagi nekaterih fizikalnih pojmov, čeprav bi jih večina morala poznati že pri urah fizike. To je potrebno, ker je končni učinek rezultat praktične uporabe dosežkov z različnih področij tehnologije. Zato lahko napačno razumevanje teoretičnih osnov vodi v napačno razumevanje celotnega problema. Vendar tega članka ne nameravam obremenjevati s teorijami, ki jih podpirajo Maxwellove enačbe. Lahko bi, ampak zakaj? Ne bi dodal nič novega in bi zagotovo otežil razumevanje. Skušal bom na dostopen način razložiti principe snemanja in reprodukcije holografskih slik z jasnimi risbami in definicijami osnovnih fizikalnih pojmov s področja optike in valovnega gibanja. Govoril bom tudi o praktični uporabi holografije, vključno s holografskim zapisom informacij v računalniških tehnologijah.
Začnimo z definicijo, ki nam bo nekoliko olajšala stvari. Holografija je tako kot fotografija, ki jo človeštvo pozna že od 19. stoletja, način pridobivanja slik. Oba izraza izhajata iz grškega jezika, če pa beseda fotografija izvira iz besed »photo« in »graphe«, ki pomenita »svetloba« in »slika«, potem prvi del besede holografija izhaja iz »holos«. «, kar v grščini pomeni »cel«.
Holografija je torej »risanje celote«. Kaj to pomeni? Na standardni fotografiji lahko ohranimo le dvodimenzionalno podobo tistega, kar vidimo v tridimenzionalnem svetu. Ideja za holografijo je zabeležiti informacije o celotnem predmetu, ne le o eni strani. Tako, da je mogoče z uporabo posnetih informacij reproducirati sliko celotnega predmeta.
Toda kako ohraniti videz tridimenzionalnega predmeta? Za to se uporablja pojav svetlobne interference. Vidna svetloba, ki je del elektromagnetnega spektra, je sama sestavljena iz dveh komponent - električnega polja in magnetnega polja. Najpomembneje pa je, da je svetloba val, ne le tok fotonov, zato lahko prekrivanje več valov ustvari nove valove z novimi značilnostmi. Nato je mogoče s pojavom uklona reproducirati sliko prekrivajočih se valov tako, da odraža posnete značilnosti.
Preberite tudi:
- Opazovanje rdečega planeta: zgodovina marsovskih iluzij
- Teleportacija z znanstvenega vidika in njena prihodnost
Snemanje in prikaz hologramov
Zahvaljujoč valovni naravi svetlobe je mogoče na standardni fotografski film posneti videz predmeta v treh dimenzijah. S pomočjo ustreznega laserja, katerega en žarek je usmerjen na prosojno ploščo in je usmerjen tako na objekt, ki ga slikamo, kot neposredno na film, se ustvari vzorec prekrivajočih se valov. Takšna slika je superpozicija velikega števila interferenc posameznih spektralnih komponent svetlobe in če bi želeli iz takšnega filma dobiti »fotografijo«, naše oči ne bi videle z laserjem osvetljenega objekta, temveč melanž interferenčne črte, ki nam same po sebi ne povedo ničesar o fotografiranem objektu.
Evo kako to izgleda v praksi:
Le pravilna osvetlitev filma, ki je v tistem trenutku uklonska mreža, s pomočjo fokusiranega laserskega žarka omogoča obrniti celoten proces in pridobiti tridimenzionalno sliko predmeta.
Čeprav je XNUMXD holografsko slikanje podobno, se razlikuje od stereoskopske tehnike, ki vključuje fotografiranje predmeta iz dveh bližnjih posnetkov in nato namestitev plošč v napravo, imenovano stereoskop. Na primer priljubljena VR očala delajte na ta način in ustvarite dve rahlo zamaknjeni sliki. V hologramih je ta premik fiksiran na enem mediju v obliki valovne interference.
Preberite tudi:
- 100 let kvantne fizike: od teorij dvajsetih let prejšnjega stoletja do računalnikov
- 5 prihodnjih vesoljskih misij, o katerih morate razmišljati
Hologram in "hologram"
Težava zgoraj opisane tehnologije je, da za doseganje zadovoljivih rezultatov zahteva natančno lasersko svetlobo in skoraj laboratorijske pogoje. In čeprav je prvotna ideja o hologramih našla praktično uporabo, na primer pri snemanju podatkov na standardne medije HVD s teoretično zmogljivostjo več TB, pa niso postali priljubljen medij za domačo uporabo.
Praktične rešitve kažejo, da zapleten proces pridobivanja holografske slike preprosto izgubi druge tehnologije, ki dosegajo enak učinek, vendar z uporabo drugih tehnik. In čeprav z znanstvenega vidika takih slik ne bi smeli imenovati hologrami, je običajno, da vse te psevdoholograme imenujemo preprosto "hologram".
V praksi pa z znanstvenega vidika niti koncertna podoba Tupaca niti podoba kraljice Elizabete II. v njeni 260 let stari kočiji nista pravi hologram.
Hologram ni tisto, kar vidimo v očalih HoloLens ali na vetrobranskem steklu avtomobila s "holografskim zaslonom". Najpogosteje je to tridimenzionalna slika, ustvarjena s pomočjo več ločenih (in ne enega, kot v primeru originalnega holograma) svetlobnih žarkov, ki padajo z različnih strani na medij, ki je lahko prozorno steklo, vodna zavesa , ali "lebdeča" vodna para nad takim "holografskim zaslonom".
Nimam velikega nasprotovanja uporabi izraza "hologram" v zvezi s temi tehnikami, glavni razlog pa je, da učinek, dobljen na ta način, zelo pogosto ustreza glavnim lastnostim holografije, namreč shranjevanju in reprodukciji več informacij. (v tem primeru gre za ogled predmeta iz različnih zornih kotov) o predmetu.
Zanimivo tudi:
Današnji "hologrami"
Nekoliko drugače delujejo sistemi na osnovi projektorjev, ki prikazujejo slike na različnih prozornih materialih. Svetloba, usmerjena iz različnih kotov, vsebuje informacije o sliki, ki jo vidimo z druge strani. Žarki se srečujejo na površini stekla, vode ali, kot v primeru pozabljenega poljskega izuma Leia Display, parne zavese, kar ustvarja vtis tridimenzionalne slike, ki se pojavi v zraku (končna prednost pravega hologram).
Drug primer so 2020D zasloni podjetja Looking. Tisti, ki projicirajo sliko ne na dvodimenzionalno površino, ampak jo ustvarijo znotraj tridimenzionalnega telesa, na primer stekla. Predvsem podjetje že leta dela na rešitvi Looking Glass Factory, prve resnejše rezultate tega dela pa smo lahko občudovali leta XNUMX.
Omenimo lahko tudi nemški cirkus Roncalli, ki je zavrnil nastope z živalmi, čeprav v Nemčiji, mimogrede, za razliko od mnogih evropskih držav cirkusi z živalmi niso prepovedani. Zdaj se sloni, konji in ribe pojavljajo v areni v obliki hologramov.
Sistem, ki gledalcem omogoča ogled hologramov, je stal več kot pol milijona evrov.
Zanimivo tudi:
- 10 najbolj nenavadnih stvari, ki smo se jih naučili o črnih luknjah leta 2021
- Teraformiranje Marsa: Ali se lahko Rdeči planet spremeni v novo Zemljo?
Ali se ljudje ne zavedajo, da živijo v hologramu?
Seveda ni šlo brez ljudi, ki podpirajo ideje svetovne zarote. Verjamejo, da ti in jaz že dolgo živiva v enem velikem hologramu, da je svet okoli nas hologram, Matrica. Zdaj bom poskušal vse razložiti.
Ko se je pojavil film "Matrix", so bili vsi zelo presenečeni nad idejo scenarija, ki je nastala pri bratih Wachowski. Vendar je ideja, na kateri temelji zgodba o Matrici, prisotna tudi v vzhodnih filozofijah. Nekateri kvantni fiziki že dolgo priznavajo, da je tisto, kar znanost opisuje v jeziku matematike, že stoletja znano v obliki verskih sporočil. Se pravi, če verjamemo tej teoriji, potem živimo v velikem hologramu.
Trdijo, da je človeštvo postalo tako zaskrbljeno, da nekaterih stvari ne more opaziti. Opazujemo svet in sodelujemo pri njegovem ustvarjanju, zelo pogosto ne da bi se zavedali možnosti vplivanja na to, kar se nam dogaja. Fiziki iščejo dokaze o obstoju Higgsovega polja, polnega značilnih bozonov, imenovanih božji delec, vendar informacije o takih iskanjih obravnavamo ločeno od posledic, ki bi jih imelo odkritje takšnega mehanizma.
Lahko se izkaže, da nas bo potrditev obstoja Higgsovih bozonov prisilila, da si zastavimo pomembna vprašanja o naravi sveta in o tem, kako je nastal. Nenadoma se lahko izkaže, da koncepti Matrixa niso tako fantastični in vsi pravzaprav živimo v velikem hologramu in tudi sami smo hologrami.
Takšne zaključke je mogoče potegniti iz informacij, pridobljenih z razvojem kvantne fizike. Zagotovo vemo, da je osnovno pravilo, ki določa, kaj se bo zgodilo, verjetnost. Vemo tudi, da so nekateri fizikalni poskusi preprosto nemogoči, saj že samo dejstvo opazovanja njihovih učinkov določa, kaj se v njih dogaja. Einstein, ki je spoznal posledice takšnega razmišljanja, je dejal, da svet ne more biti odvisen od Boga, ki igra kocke.
Kaj pa, če dejansko živimo v velikem hologramu in naše interakcije z njim, izrazi naših pričakovanj in strahov vplivajo nanj, zaradi česar doživljamo različne stvari? Obstajajo nekatere metode vplivanja na to, kar se nam dogaja, ki se imenujejo pozitivne. Vsakdo, ki jih je poskusil, ve, da delujejo, predvsem zato, ker vemo, da bi moralo delovati. Enako z različnimi alternativnimi zdravljenji. Temeljijo na naši sposobnosti nadzora nad hologramom z odpravljanjem negativnih misli, torej z vero.
Znanost išče odgovor na vprašanje, zakaj obstaja masa, če je snov sestavljena iz delcev, ki so pravzaprav prazni. Vendar pa se nam ljudem še vedno zdi, da je svet okoli nas zelo resničen in sploh ne slutimo, da bi lahko bili vsi, če bi razumeli svoje zmožnosti, kot Neo iz omenjene "Matrix" ali Buda, ki bi se lahko premikal gorljivo z moč vaše misli.
Preprosto povedano, mi smo že v Matrici in vsi smo hologrami, od katerih ni nič odvisno. Samo nasmejati se želim takšnim predstavam o našem svetu.
Zanimivo tudi: O kvantnih računalnikih z enostavnimi besedami
Bo vsak imel svoj hologram?
A vseeno se bomo vrnili v realnost. Prihodnost je vsekakor v 3D izrisu. Zagotovo pa bo še dolga pot, preden se bodo na ulicah pojavili pravi hologrami, kot v filmu "Blade Runner". Do takrat pa nas čakajo številni »simulacijski hologrami« in demonstracije tehnologij, ki bodo vse bolj zavajale naše čute in ustvarjale vtis, da gledamo prave tridimenzionalne objekte.
Torej, google razvijalci zastavili točno tak cilj. Znano je, da delajo na zanimivem projektu Starline, torej "holografski" kabini za pogovore. Nekaj rezultatov svojega dela so že pokazali.
Zaposleni pri Googlu so s pomočjo niza kamer in senzorjev ustvarili natančne 3D modele ljudi, ki se med seboj pogovarjajo in dajejo vtis, da so na istem mestu. Trenutno je bila ta rešitev preizkušena v pisarnah podjetja.
Nekateri znanstveniki menijo, da smo že korak stran od pojava hologramske tehnologije v sredstvih vsakdanje komunikacije med ljudmi. Za to bo treba zgraditi še eno infrastrukturo za komunikacijo naslednje generacije - optično omrežje, ki povezuje celine, in brezžično komunikacijsko infrastrukturo šeste generacije 6G. Številna tehnološka podjetja se že ukvarjajo s tovrstnimi dejavnostmi. Mogoče bodo čez nekaj let hologrami postali del vsakdana, a upam, da ne bodo nadomestili prave komunikacije med ljudmi.
Nekateri znanstveniki tudi poudarjajo, da je holograme že mogoče uporabljati, saj ustrezne tehnologije že obstajajo, vendar je v tej fazi tako drago, da ni povsem donosno. Situacija je zelo podobna razvoju interneta. Na začetni ravni skoraj nihče ni verjel vanj, zdaj pa si je brez njegovega obstoja nemogoče predstavljati sedanjost.
Veliko je torej znakov, da bomo čez nekaj let lahko imeli lastne holograme, s katerimi bomo svoje prijatelje obiskovali iz udobja našega doma. Vendar se je treba zavedati, da se napovedi znanstvenikov glede potrebnih tehnologij ne uresničijo vedno.
Lahko pomagate Ukrajini v boju proti ruskim okupatorjem. Najboljši način za to je donacija sredstev oboroženim silam Ukrajine prek Savelife ali preko uradne strani NBU.
Naročite se na naše strani v Twitter da Facebook.
Zanimivo tudi: