Au trecut mai bine de 100 de ani de când au fost formulate pentru prima dată fundamentele teoretice ale holografiei și încă asociem hologramele în principal cu autocolante de pe discuri sau cu concertul postum al lui Tupac Shakur. Cu toate acestea, în ultimii ani, tema holografiei a început să se dezvolte activ. Astăzi vă vom spune totul despre imaginile holografice misterioase.
În 1920, omul de știință polonez Mieczyslaw Wolfke în lucrarea sa „Despre posibilitatea imagistică optică a rețelelor moleculare” (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) a propus și a confirmat experimental ideea unei metode holografice de obținere a imaginilor. La acea vreme, însă, nu exista nicio tehnologie care să permită folosirea în practică a descoperirii polonezului. A trebuit să așteptăm asta până în anii 60 ai secolului trecut.
Hologramele au devenit cunoscute pe scară largă în 1977 datorită filmului Star Wars, în care au acționat ca purtători de informații și mijloace de comunicare. În acest fel, o teorie științifică foarte complexă a intrat în cultura pop, captând imaginația a milioane de oameni din întreaga lume. Suntem aproape astăzi de viziunea subiectului holografiei a lui George Lucas?
Citeste si: Telescopul spațial James Webb: 10 ținte de observat
Ce este holografia?
„Ajută-mă, Obi-Wan Kenobi! Tu esti singura mea speranta!" Acest text, cunoscut tuturor fanilor Star Wars, este rostit de o proiecție tridimensională a prințesei Leia, a devenit pentru mulți spectatori prima idee despre ce sunt holografia și imagistica holografică.
Astăzi, când ținem în mână un disc cu discurile trupei noastre preferate, vedem pe el un autocolant colorat, strălucind cu diferite culori ale curcubeului. Aceasta este o confirmare holografică a autenticității și legalității discului. Deci, aceasta este și o hologramă, dar cum este creată și pentru ce este folosită? Voi încerca să răspund la aceste întrebări cât mai accesibil posibil. Cu toate acestea, evident că nu va fi o sarcină ușoară și simplă, în principal din cauza necesității de a defini și explica unele concepte fizice, deși majoritatea dintre ele ar trebui să vă fie familiare de la orele de fizică. Acest lucru este necesar deoarece efectul final este rezultatul utilizării practice a realizărilor din diverse domenii ale tehnologiei. Prin urmare, o neînțelegere a fundamentelor teoretice poate duce la o înțelegere greșită a întregii probleme. Cu toate acestea, nu intenționez să încarc acest articol cu teorii susținute de ecuațiile lui Maxwell. S-ar putea, dar de ce? Nu ar adăuga nimic nou și, cu siguranță, ar face mai dificil de înțeles. Voi încerca să explic într-un mod accesibil principiile înregistrării și reproducerii imaginilor holografice, folosind desene clare și definiții ale conceptelor fizice de bază din domeniul opticii și mișcării ondulatorii. Și voi vorbi și despre aplicarea practică a holografiei, inclusiv înregistrarea holografică a informațiilor în tehnologiile informatice.
Să începem cu o definiție care ne va ușura puțin lucrurile. Holografia, ca și fotografia, care este cunoscută omenirii încă din secolul al XIX-lea, este o modalitate de obținere a imaginilor. Ambii acești termeni provin din limba greacă, totuși, dacă cuvântul fotografie provine de la cuvintele „foto” și „graphe”, care înseamnă „lumină” și „imagine”, atunci prima parte a cuvântului holografie provine de la „holos”. ”, care în greacă înseamnă „întreg”.
Prin urmare, holografia este „desenarea întregului”. Ce înseamnă? Într-o fotografie standard, putem păstra doar o imagine bidimensională a ceea ce vedem într-o lume tridimensională. Ideea din spatele holografiei este de a înregistra informații despre întregul obiect, nu doar despre o parte a acestuia. Astfel încât să fie posibilă, folosind informațiile înregistrate, reproducerea imaginii întregului obiect.
Dar cum să păstrăm aspectul unui obiect tridimensional? Pentru aceasta se folosește fenomenul interferenței luminii. Lumina vizibilă, care face parte din spectrul electromagnetic, constă în sine din două componente - un câmp electric și un câmp magnetic. Dar, cel mai important, lumina este o undă, nu doar un flux de fotoni, așa că suprapunerea mai multor unde poate crea unde noi cu noi caracteristici. Apoi, folosind fenomenul de difracție, imaginea undelor suprapuse poate fi reprodusă astfel încât să reflecte caracteristicile înregistrate.
Citeste si:
- Observarea planetei roșii: o istorie a iluziilor marțiane
- Teleportarea din punct de vedere științific și viitorul ei
Înregistrare și afișare cu hologramă
Datorită naturii ondulatorii a luminii, este posibil să înregistrați aspectul unui obiect în trei dimensiuni pe un film fotografic standard. Cu ajutorul unui laser adecvat, din care un fascicul este îndreptat către o placă translucidă și este îndreptat atât spre obiectul care urmează să fie fotografiat, cât și direct către film, se creează un model de unde suprapuse. O astfel de imagine este o suprapunere a unui număr mare de interferențe ale componentelor spectrale individuale ale luminii și, dacă am dori să obținem o „fotografie” dintr-un astfel de film, ochii noștri nu ar vedea un obiect iluminat de un laser, ci un amestec de linii de interferență, care prin ele însele nu ne spun nimic despre obiectul fotografiat.
Iată cum arată în practică:
Doar expunerea corectă a filmului, care în acel moment este o rețea de difracție, cu ajutorul unui fascicul laser focalizat vă permite să inversați întregul proces și să obțineți o imagine tridimensională a obiectului.
Imaginile holografice XNUMXD, deși similare, sunt diferite de tehnica stereoscopică, care presupune fotografiarea unui obiect din două prim-planuri și apoi plasarea plăcilor într-un dispozitiv numit stereoscop. De exemplu, popular Ochelari VR lucrați în acest fel, creând două imagini ușor decalate. În holograme, această deplasare este fixată pe un mediu sub formă de interferență de undă.
Citeste si:
- 100 de ani de fizică cuantică: de la teoriile anilor 1920 la calculatoare
- 5 viitoare misiuni spațiale la care să te gândești
Holograma si "holograma"
Problema cu tehnologia descrisă mai sus este că necesită lumină laser precisă și condiții apropiate de laborator pentru a obține rezultate satisfăcătoare. Și deși ideea originală a hologramelor și-a găsit aplicație practică, de exemplu, în înregistrarea datelor pe medii standard HVD cu o capacitate teoretică de câțiva TB, totuși, acestea nu au devenit un mediu popular pentru uz casnic.
Soluțiile practice arată că procesul complex de obținere a unei imagini holografice pierde pur și simplu în fața altor tehnologii care realizează același efect, dar folosind alte tehnici. Și deși din punct de vedere științific astfel de imagini nu ar trebui să fie numite holograme, se obișnuiește să se numească toate aceste pseudo-holograme pur și simplu „hologramă”.
În practică, însă, nici imaginea concertului Tupac, nici imaginea Reginei Elisabeta a II-a în trăsura ei veche de 260 de ani nu sunt adevărate holograme din punct de vedere științific.
O hologramă nu este ceea ce vedem în ochelarii HoloLens sau pe parbrizul unei mașini cu „afișaj holografic”. Cel mai adesea, aceasta este o imagine tridimensională creată cu ajutorul mai multor raze de lumină separate (și nu una, ca în cazul hologramei originale) care cad din diferite părți pe un mediu, care poate fi sticlă transparentă, o perdea de apă. , sau vapori de apă „plutitori” peste un astfel de „afișaj holografic”.
Nu am o mare obiecție față de utilizarea termenului „hologramă” în legătură cu aceste tehnici, iar motivul principal este că efectul obținut în acest fel corespunde foarte des principalelor proprietăți ale holografiei, și anume stocarea și reproducerea mai multor informații. (în acest caz este vorba despre vizualizarea obiectului din diferite unghiuri) despre obiect.
Interesant de asemenea:
„Hologramele” de astăzi
Sistemele bazate pe proiectoare, care afișează imagini pe diverse materiale transparente, funcționează puțin diferit. Lumina direcționată din diferite unghiuri conține informații despre imaginea văzută din cealaltă parte. Razele se vor întâlni pe suprafața sticlei, a apei sau, ca în cazul uitarii invenții poloneze Leia Display, o perdea de vapori, creând impresia unei imagini tridimensionale care apare în aer (avantajul suprem al unui adevărat hologramă).
Un alt exemplu sunt ecranele 2020D de la Looking. Cei care proiectează o imagine nu pe o suprafață bidimensională, ci o creează în interiorul unui corp tridimensional, de exemplu, sticla. Compania, în special, lucrează de ani de zile la soluția Looking Glass Factory și am putut admira primele rezultate serioase ale acestei lucrări în XNUMX.
Mai putem aminti de circul german Roncalli, care a refuzat să facă acte cu animale, deși în Germania, de altfel, spre deosebire de multe țări europene, circurile cu animale nu sunt interzise. Acum elefanții, caii și peștii apar în arenă sub formă de holograme.
Sistemul, care permite telespectatorilor să vadă holograme, a costat mai mult de jumătate de milion de euro.
Interesant de asemenea:
- 10 cele mai ciudate lucruri pe care le-am învățat despre găurile negre în 2021
- Terraformarea lui Marte: s-ar putea planeta roșie să se transforme într-un nou Pământ?
Oamenii nu realizează că trăiesc într-o hologramă?
Desigur, nu a fost lipsit de oameni care susțin ideile unei conspirații mondiale. Ei cred că tu și cu mine trăim într-o hologramă mare de mult timp, că lumea din jurul nostru este o hologramă, o Matrice. Voi încerca să explic totul acum.
Când a apărut filmul „The Matrix”, toată lumea a fost foarte surprinsă de ideea scenariului, care a apărut de la frații Wachowski. Cu toate acestea, ideea care stă la baza poveștii Matricei este prezentă și în filozofiile orientale. Unii fizicieni cuantici au recunoscut de mult timp că ceea ce știința descrie în limbajul matematicii este cunoscut de secole sub formă de mesaje religioase. Adică, dacă credem această teorie, atunci trăim într-o hologramă mare.
Ei susțin că omenirea a devenit atât de preocupată încât nu poate observa unele lucruri. Observăm lumea și participăm la crearea ei, de foarte multe ori fără să ne dăm seama de posibilitatea de a influența ceea ce ni se întâmplă. Fizicienii caută dovezi ale existenței unui câmp Higgs plin de bozoni caracteristici numit particulă zeului, dar considerăm informațiile despre astfel de căutări izolat de implicațiile pe care le-ar avea descoperirea unui astfel de mecanism.
Se poate dovedi că confirmarea existenței bosonilor Higgs ne va forța să ne punem întrebări importante despre natura lumii și cum a fost creată. Dintr-o dată, s-ar putea dovedi că conceptele Matricei nu sunt atât de fantastice și că toți trăim într-o hologramă mare, iar noi înșine suntem holograme.
Astfel de concluzii pot fi trase din informațiile obținute datorită dezvoltării fizicii cuantice. Știm cu siguranță că regula de bază care determină ce se va întâmpla este probabilitatea. De asemenea, știm că unele experimente fizice sunt pur și simplu imposibile pentru că însuși faptul de a le observa efectele determină ce se întâmplă în ele. Einstein, dându-și seama de consecințele unei astfel de gândiri, a spus că lumea nu poate depinde de un Dumnezeu care joacă zaruri.
Ce se întâmplă dacă trăim de fapt într-o hologramă mare, iar interacțiunile noastre cu ea, expresiile așteptărilor și temerilor noastre interacționează cu ea, determinându-ne să experimentăm lucruri diferite? Există câteva metode de a influența ceea ce ni se întâmplă, care se numesc pozitive. Oricine le-a încercat știe că funcționează și mai ales pentru că știm că ar trebui să funcționeze. La fel și cu diferite tratamente alternative. Ele se bazează pe capacitatea noastră de a controla holograma prin eliminarea gândurilor negative, adică prin credință.
Știința caută un răspuns la întrebarea de ce există masă, dacă materia este formată din particule care sunt de fapt goale. Cu toate acestea, pentru noi, oamenii, încă se pare că lumea din jurul nostru este foarte reală și nici măcar nu bănuim că, dacă ne-am înțelege capacitățile, toată lumea ar putea fi ca Neo din numita „Matrice”, sau Buddha care s-ar putea mișca arde cu puterea gândului tău.
Cu cuvinte simple, suntem deja în Matrix și suntem cu toții holograme de care nimic nu depinde. Vreau doar să zâmbesc la astfel de idei despre lumea noastră.
Interesant de asemenea: Despre calculatoarele cuantice în cuvinte simple
Va avea fiecare propria hologramă?
Dar totuși vom reveni la realitate. Viitorul este cu siguranță în randarea 3D. Cu toate acestea, este cert că va mai fi un drum lung până când hologramele adevărate să apară pe străzi, ca în filmul „Blade Runner”. Până atunci, vom avea multe „holograme de simulare” și demonstrații de tehnologii care ne vor induce din ce în ce mai mult simțurile și vor crea impresia că ne uităm la obiecte tridimensionale reale.
Așa Google stabiliți dezvoltatorilor exact un astfel de obiectiv. Se știe că lucrează la interesantul Project Starline, adică un stand „holografic” pentru conversații. Ei au arătat deja câteva rezultate ale muncii lor.
Angajații Google, folosind o serie de camere și senzori, au creat modele 3D precise de oameni care vorbesc între ei, dând impresia că se află în același loc. În prezent, această soluție a fost testată în birourile companiei.
Unii oameni de știință cred că suntem deja la un pas de apariția tehnologiei hologramelor în mijloacele de comunicare de zi cu zi între oameni. Pentru aceasta, va fi necesară construirea unei alte infrastructuri pentru comunicațiile de generație următoare - o rețea de fibră optică care să conecteze continentele și o infrastructură de comunicații wireless 6G de generația a șasea. Multe companii de tehnologie sunt deja angajate în astfel de activități. Poate că în câțiva ani hologramele vor deveni parte din viața de zi cu zi, dar sper că nu vor înlocui adevărata comunicare între oameni.
Unii oameni de știință subliniază, de asemenea, că hologramele pot fi deja utilizate, deoarece tehnologiile adecvate există deja, dar în acest stadiu este atât de costisitor încât nu este pe deplin profitabil. Situația este foarte asemănătoare cu modul în care s-a dezvoltat internetul. La nivel inițial, aproape nimeni nu credea în el, iar acum este imposibil să ne imaginăm prezentul fără existența lui.
Deci sunt multe semne că în câțiva ani vom putea avea propriile noastre holograme pentru a ne vizita prietenii din confortul caselor noastre. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că previziunile oamenilor de știință cu privire la tehnologiile necesare nu se împlinesc întotdeauna.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Abonați-vă la paginile noastre în Twitter că Facebook.
Interesant de asemenea: