Yli 100 vuotta on kulunut siitä, kun holografian teoreettiset perusteet muotoiltiin ensimmäisen kerran, ja edelleen yhdistämme hologrammit pääasiassa levyjen tarroihin tai Tupac Shakurin kuolemanjälkeiseen konserttiin. Viime vuosina holografian aihe on kuitenkin alkanut kehittyä aktiivisesti. Tänään kerromme sinulle kaiken salaperäisistä holografisista kuvista.
Vuonna 1920 puolalainen tiedemies Mieczyslaw Wolfke työssään "Molekyyliverkkojen optisen kuvantamisen mahdollisuudesta" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) esitti ja vahvisti kokeellisesti ajatuksen holografisesta menetelmästä kuvien saamiseksi. Tuolloin ei kuitenkaan ollut tekniikkaa, joka olisi mahdollistanut napalaisen löydön hyödyntämisen käytännössä. Meidän piti odottaa tätä viime vuosisadan 60-luvulle asti.
Hologrammit tulivat laajalti tunnetuiksi vuonna 1977 Star Wars -elokuvan ansiosta, jossa ne toimivat tiedon välittäjinä ja viestintävälineinä. Tällä tavalla hyvin monimutkainen tieteellinen teoria saapui popkulttuuriin ja vangitsi miljoonien ihmisten mielikuvituksen ympäri maailmaa. Olemmeko tänään lähellä George Lucasin näkemystä holografian aiheesta?
Lue myös: James Webbin avaruusteleskooppi: 10 tarkkailtavaa kohdetta
Mikä on holografia?
"Auta minua, Obi-Wan Kenobi! Olet ainoa toivoni!" Tämä teksti, jonka kaikki Star Wars -fanit tuntevat, puhuu prinsessan kolmiulotteinen projektio Leia, tuli monille katsojille ensimmäinen käsitys siitä, mitä holografia ja holografinen kuvantaminen ovat.
Tänään, kun pidämme käsissämme levyä suosikkibändimme levyillä, näemme siinä värikkään tarran, joka hohtaa sateenkaaren eri väreistä. Tämä on holografinen vahvistus levyn aitoudesta ja laillisuudesta. Tämä on siis myös hologrammi, mutta miten se luodaan ja mihin sitä käytetään? Yritän vastata näihin kysymyksiin mahdollisimman helposti saatavilla. Se ei kuitenkaan tietenkään tule olemaan helppo ja yksinkertainen tehtävä, lähinnä siksi, että joudut määrittelemään ja selittämään joitain fyysisiä käsitteitä, vaikka useimpien niistä pitäisi olla sinulle tuttuja fysiikan tunneistasi. Tämä on välttämätöntä, koska lopullinen vaikutus syntyy tekniikan eri alojen saavutusten käytännön hyödyntämisestä. Siksi teoreettisten perusteiden väärinymmärtäminen voi johtaa koko ongelman väärinymmärrykseen. En kuitenkaan aio rasittaa tätä artikkelia Maxwellin yhtälöiden tukemilla teorioilla. Voisi, mutta miksi? Se ei lisäisi mitään uutta ja tekisi siitä varmasti vaikeampaa ymmärtää. Yritän selittää ymmärrettävällä tavalla holografisten kuvien tallentamisen ja toiston periaatteet selkeiden piirustusten ja fysikaalisten peruskäsitteiden määritelmien avulla optiikan ja aaltoliikkeen alalla. Ja puhun myös holografian käytännön soveltamisesta, mukaan lukien tietojen holografinen tallentaminen tietokonetekniikassa.
Aloitetaan määritelmällä, joka tekee asioista hieman helpompaa meille. Holografia, kuten valokuvaus, jonka ihmiskunta on tuntenut 19-luvulta lähtien, on tapa saada kuvia. Molemmat termit ovat peräisin kreikan kielestä, mutta jos sana valokuvaus tulee sanoista "valokuva" ja "grafe", jotka tarkoittavat "valoa" ja "kuvaa", niin sanan holografia ensimmäinen osa tulee sanasta "holos". ", joka kreikaksi tarkoittaa "kokonaisuutta".
Siksi holografia "piirtää kokonaisuuden". Mitä se tarkoittaa? Tavallisessa valokuvassa voimme säilyttää vain kaksiulotteisen kuvan siitä, mitä näemme kolmiulotteisessa maailmassa. Holografian ideana on tallentaa tietoa koko kohteesta, ei vain sen yhdestä puolelta. Jotta koko kohteen kuva voidaan toistaa tallennettujen tietojen avulla.
Mutta kuinka säilyttää kolmiulotteisen esineen ulkonäkö? Tätä varten käytetään valon interferenssin ilmiötä. Näkyvä valo, joka on osa sähkömagneettista spektriä, koostuu itse kahdesta komponentista - sähkökentästä ja magneettikentästä. Mutta mikä tärkeintä, valo on aalto, ei vain fotonivirta, joten useiden aaltojen asettaminen päällekkäin voi luoda uusia aaltoja, joilla on uusia ominaisuuksia. Sitten diffraktioilmiön avulla voidaan toistaa päällekkäisten aaltojen kuva niin, että se heijastaa tallennettuja ominaisuuksia.
Lue myös:
- Punaisen planeetan tarkkailu: Marsin illuusioiden historia
- Teleportaatio tieteellisestä näkökulmasta ja sen tulevaisuus
Hologrammin tallennus ja näyttö
Valon aaltoluonteen ansiosta on mahdollista tallentaa esineen ulkonäkö kolmiulotteisesti tavalliselle valokuvafilmille. Sopivan laserin avulla, jonka yksi säde on suunnattu läpikuultavaan levyyn ja on suunnattu sekä kuvattavaan kohteeseen että suoraan kalvoon, syntyy limittäisten aaltojen kuvio. Tällainen kuva on superpositio valon yksittäisten spektrikomponenttien suuresta määrästä interferenssiä, ja jos haluaisimme saada "valokuvan" tällaisesta filmistä, silmämme eivät näkisi laserilla valaistamaa kohdetta, vaan melangia häiriöviivoja, jotka eivät sinänsä kerro meille mitään kuvatusta kohteesta.
Tältä se näyttää käytännössä:
Vain kalvon oikea valotus, joka sillä hetkellä on diffraktiohila, fokusoidun lasersäteen avulla mahdollistaa koko prosessin kääntämisen ja kolmiulotteisen kuvan saamiseksi kohteesta.
XNUMXD-holografinen kuvantaminen, vaikka se onkin samankaltainen, eroaa stereoskooppisesta tekniikasta, jossa kohde valokuvataan kahdesta lähikuvasta ja sitten levyt asetetaan stereoskoopiksi kutsuttuun laitteeseen. Esimerkiksi suosittu VR lasit Työskentele tällä tavalla ja luo kaksi hieman poikkeavaa kuvaa. Hologrammeissa tämä siirtymä on kiinnitetty yhteen välineeseen aaltohäiriön muodossa.
Lue myös:
- 100 vuotta kvanttifysiikkaa: 1920-luvun teorioista tietokoneisiin
- 5 tulevaa avaruustehtävää mietittäväksi
Hologrammi ja "hologrammi"
Yllä kuvatun tekniikan ongelmana on, että se vaatii tarkkaa laservaloa ja lähellä laboratorioolosuhteita tyydyttävien tulosten saavuttamiseksi. Ja vaikka alkuperäinen hologrammien idea löytyi käytännöllisestä sovelluksesta esimerkiksi tietojen tallentamiseen HVD-standardin medialle, jonka teoreettinen kapasiteetti on useita TB, niistä ei kuitenkaan tullut suosittua mediaa kotikäyttöön.
Käytännön ratkaisut osoittavat, että monimutkainen holografisen kuvan hankkimisprosessi yksinkertaisesti häviää muille tekniikoille, jotka saavuttavat saman vaikutuksen, mutta käyttävät muita tekniikoita. Ja vaikka tieteellisestä näkökulmasta katsottuna tällaisia kuvia ei pitäisi kutsua hologrammeiksi, on tapana kutsua kaikkia näitä pseudohologrammeja yksinkertaisesti "hologrammeiksi".
Käytännössä Tupac-konserttikuva tai kuningatar Elizabeth II:n kuva hänen 260-vuotiaissa vaunuissaan eivät kuitenkaan ole todellisia hologrammeja tieteellisestä näkökulmasta.
Hologrammi ei ole se, mitä näemme HoloLens-laseissa tai "holografisen näytön" auton tuulilasissa. Useimmiten tämä on kolmiulotteinen kuva, joka on luotu useiden erillisten (eikä yhden, kuten alkuperäisen hologrammin tapauksessa) valonsäteiden avulla, jotka putoavat eri puolilta välineelle, joka voi olla läpinäkyvää lasia, vesiverhoa. tai "kelluvaa" vesihöyryä tällaisen "holografisen näytön" päällä.
Minulla ei ole suurta vastaväitettä termin "hologrammi" käyttämiselle näiden tekniikoiden yhteydessä, ja pääsyynä on se, että tällä tavalla saatu vaikutus vastaa hyvin usein holografian pääominaisuuksia, nimittäin enemmän tiedon tallentamista ja toistoa. (tässä tapauksessa kyse on kohteen katsomisesta eri kulmista) kohteesta.
Mielenkiintoista myös:
Tämän päivän "hologrammit"
Projektoreihin perustuvat järjestelmät, jotka näyttävät kuvia erilaisille läpinäkyville materiaaleille, toimivat hieman eri tavalla. Eri kulmista suunnattu valo sisältää tietoa kuvasta toiselta puolelta katsottuna. Säteet kohtaavat lasin, veden tai, kuten unohdetun puolalaisen Leia Display -keksinnön, höyryverhon pinnalla, luoden vaikutelman kolmiulotteisesta kuvasta, joka ilmestyy ilmassa (todellisen kuvan perimmäinen etu). hologrammi).
Toinen esimerkki ovat Lookingin 2020D-näytöt. Ne, jotka projisoivat kuvaa ei kaksiulotteiselle pinnalle, vaan luovat sen kolmiulotteisen kappaleen, esimerkiksi lasin, sisään. Etenkin yhtiö on työskennellyt Looking Glass Factory -ratkaisun parissa jo vuosia, ja tämän työn ensimmäisiä vakavia tuloksia saimme ihailla vuonna XNUMX.
Voimme myös mainita saksalaisen Roncalli-sirkuksen, joka kieltäytyi esittämästä tekoja eläinten kanssa, vaikka Saksassa muuten, toisin kuin monissa Euroopan maissa, sirkukset eläinten kanssa eivät ole kiellettyjä. Nyt norsut, hevoset ja kalat ilmestyvät areenalle hologrammin muodossa.
Järjestelmä, jonka avulla katsojat voivat nähdä hologrammeja, maksoi yli puoli miljoonaa euroa.
Mielenkiintoista myös:
- 10 oudointa asiaa, jotka opimme mustista aukoista vuonna 2021
- Terraformoiva Mars: Voisiko punainen planeetta muuttua uudeksi maapalloksi?
Eivätkö ihmiset ymmärrä elävänsä hologrammissa?
Tietenkin, se ei ollut ilman ihmisiä, jotka tukevat ajatuksia maailman salaliitosta. He uskovat, että sinä ja minä olemme eläneet yhdessä suuressa hologrammissa pitkään, että maailma ympärillämme on hologrammi, matriisi. Yritän nyt selittää kaiken.
Kun elokuva "Matrix" ilmestyi, kaikki olivat hyvin yllättyneitä käsikirjoituksen ajatuksesta, joka syntyi Wachowskin veljiltä. Matrixin tarinan taustalla oleva ajatus on kuitenkin läsnä myös itämaisissa filosofioissa. Jotkut kvanttifysiikot ovat jo pitkään havainneet, että se, mitä tiede kuvaa matematiikan kielellä, on tiedetty vuosisatojen ajan uskonnollisten viestien muodossa. Eli jos uskomme tähän teoriaan, elämme suuressa hologrammissa.
He väittävät, että ihmiskunta on tullut niin huolestuneeksi, ettei se pysty huomaamaan joitain asioita. Tarkkailemme maailmaa ja osallistumme sen luomiseen, hyvin usein ymmärtämättä mahdollisuutta vaikuttaa siihen, mitä meille tapahtuu. Fyysikot etsivät todisteita jumalahiukkaseksi kutsutun tunnusomaisia bosoneja sisältävän Higgsin kentän olemassaolosta, mutta tarkastelemme tietoja tällaisista hauista erillään sellaisista seurauksista, joita tällaisen mekanismin löytämisellä olisi.
Saattaa käydä niin, että Higgsin bosonien olemassaolon vahvistaminen pakottaa meidät kysymään itseltämme tärkeitä kysymyksiä maailman luonteesta ja sen luomisesta. Yhtäkkiä voi käydä ilmi, että Matrixin käsitteet eivät ole niin fantastisia, ja me kaikki elämme itse asiassa suuressa hologrammissa, ja me itse olemme hologrammeja.
Tällaisia johtopäätöksiä voidaan tehdä kvanttifysiikan kehityksen ansiosta saaduista tiedoista. Tiedämme varmasti, että perussääntö, joka määrittää, mitä tapahtuu, on todennäköisyys. Tiedämme myös, että jotkin fysikaaliset kokeet ovat yksinkertaisesti mahdottomia, koska niiden vaikutusten tarkkailu määrää, mitä niissä tapahtuu. Einstein ymmärsi sellaisen ajattelun seuraukset, että maailma ei voi olla riippuvainen Jumalasta, joka pelaa noppaa.
Entä jos elämme itse asiassa suuressa hologrammissa ja vuorovaikutuksemme sen kanssa, odotuksemme ja pelkomme ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa, mikä saa meidät kokemaan erilaisia asioita? On olemassa joitakin tapoja vaikuttaa siihen, mitä meille tapahtuu, joita kutsutaan positiivisiksi. Jokainen, joka on kokeillut niitä, tietää, että se toimii, ja lähinnä siksi, että tiedämme, että sen pitäisi toimia. Sama erilaisten vaihtoehtoisten hoitojen kanssa. Ne perustuvat kykyymme hallita hologrammia poistamalla negatiiviset ajatukset eli uskon kautta.
Tiede etsii vastausta kysymykseen, miksi on olemassa massaa, jos aine koostuu todellisuudessa tyhjistä hiukkasista. Kuitenkin meille ihmisille näyttää edelleen siltä, että maailma ympärillämme on hyvin todellinen, emmekä edes epäile, että jos ymmärtäisimme kykymme, jokainen voisi olla kuin Neo mainitusta "Matrixista" tai Buddha, joka voisi liikkua ja palaa. ajatuksesi voima.
Yksinkertaisesti sanottuna olemme jo Matrixissa ja olemme kaikki hologrammeja, joista mikään ei riipu. Haluan vain hymyillä sellaisille ajatuksille maailmaamme.
Mielenkiintoista myös: Tietoja kvanttitietokoneista yksinkertaisin sanoin
Onko jokaisella oma hologrammi?
Mutta palaamme silti todellisuuteen. Tulevaisuus on ehdottomasti 3D-mallinnus. On kuitenkin varmaa, että on vielä pitkä matka ennen kuin todelliset hologrammit ilmestyvät kaduille, kuten elokuvassa "Blade Runner". Siihen asti meillä on monia "simulaatiohologrammeja" ja tekniikoiden esittelyjä, jotka johtavat yhä enemmän aistejamme harhaan ja luovat vaikutelman, että katsomme todellisia kolmiulotteisia esineitä.
Так Google asettanut kehittäjille juuri tällaisen tavoitteen. Tiedetään, että he työskentelevät mielenkiintoisen Starline-projektin, eli "holografisen" keskustelukopin parissa. He ovat jo osoittaneet joitakin tuloksia työstään.
Googlen työntekijät loivat kameroiden ja anturien avulla tarkkoja 3D-malleja ihmisistä, jotka keskustelevat keskenään, antaen vaikutelman, että he ovat samassa paikassa. Tällä hetkellä tätä ratkaisua on testattu yrityksen toimitiloissa.
Jotkut tutkijat uskovat, että olemme jo askeleen päässä hologrammiteknologian ilmestymisestä ihmisten välisen jokapäiväisen viestinnän välineisiin. Tätä varten on tarpeen rakentaa toinen infrastruktuuri seuraavan sukupolven viestintää varten - mantereet yhdistävä valokuituverkko ja kuudennen sukupolven langaton 6G-viestintäinfrastruktuuri. Monet teknologiayritykset harjoittavat jo tällaista toimintaa. Ehkä muutaman vuoden kuluttua hologrammeista tulee osa jokapäiväistä elämää, mutta toivon, että ne eivät korvaa todellista ihmisten välistä kommunikaatiota.
Jotkut tutkijat huomauttavat myös, että hologrammeja voidaan jo käyttää, koska sopivat tekniikat ovat jo olemassa, mutta tässä vaiheessa se on niin kallista, ettei se ole täysin kannattavaa. Tilanne on hyvin samanlainen kuin Internetin kehitys. Alkutasolla melkein kukaan ei uskonut häneen, ja nyt on mahdotonta kuvitella nykyisyyttä ilman hänen olemassaoloaan.
On siis monia merkkejä siitä, että muutaman vuoden kuluttua voimme saada omat hologrammimme vierailla ystäviemme luona mukavasti kotoa käsin. On kuitenkin pidettävä mielessä, että tutkijoiden ennusteet tarvittavista teknologioista eivät aina toteudu.
Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.
Tilaa sivumme sisään Twitter että Facebook.
Mielenkiintoista myös: