Holograafia teoreetiliste aluste esmasest sõnastamisest on möödas üle 100 aasta ja siiani seostame hologramme peamiselt plaatide kleebiste või Tupac Shakuri postuumse kontserdiga. Viimastel aastatel on aga holograafia teema hakanud aktiivselt arenema. Täna räägime teile kõike salapärastest holograafilistest piltidest.
Aastal 1920 esitas Poola teadlane Mieczyslaw Wolfke oma töös "Molekulaarvõrkude optilise pildistamise võimaluse kohta" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) ja kinnitas eksperimentaalselt idee holograafilisest kujutiste saamise meetodist. Tol ajal aga puudus tehnoloogia, mis võimaldaks poolaka avastust praktikas kasutada. Seda tuli oodata kuni eelmise sajandi 60ndateni.
Hologrammid said laiemalt tuntuks 1977. aastal tänu filmile "Tähesõjad", milles nad toimisid teabe ja sidevahendite kandjatena. Nii sisenes popkultuuri väga keeruline teaduslik teooria, mis haaras miljonite inimeste kujutlusvõimet üle maailma. Kas oleme täna lähedal George Lucase nägemusele holograafia teemast?
Loe ka: James Webbi kosmoseteleskoop: 10 sihtmärki, mida jälgida
Mis on holograafia?
„Aita mind, Obi-Wan Kenobi! Sa oled mu ainus lootus!" Seda teksti, mida teavad kõik Tähesõdade fännid, räägib printsessi kolmemõõtmeline projektsioon Leia, sai paljudele vaatajatele esimeseks ideeks, mis on holograafia ja holograafiline kujutis.
Täna, kui hoiame käes plaati oma lemmikbändi plaatidega, näeme sellel värvilist kleebist, mis sädeleb erinevatest vikerkaarevärvidest. See on holograafiline kinnitus plaadi autentsuse ja seaduslikkuse kohta. Niisiis, see on ka hologramm, kuid kuidas see luuakse ja milleks seda kasutatakse? Püüan neile küsimustele vastata võimalikult arusaadavalt. Ilmselgelt ei saa see aga olema kerge ja lihtne ülesanne, peamiselt seetõttu, et on vaja defineerida ja selgitada mõningaid füüsikalisi mõisteid, kuigi enamik neist peaks teile füüsikatundidest tuttavad olema. See on vajalik, sest lõppefekt on erinevate tehnoloogiavaldkondade saavutuste praktilise kasutamise tulemus. Seetõttu võib teoreetiliste aluste valesti mõistmine viia kogu probleemi valesti mõistmiseni. Siiski ei kavatse ma seda artiklit koormata teooriatega, mida toetavad Maxwelli võrrandid. Võiks küll, aga miks? See ei annaks midagi uut juurde ja muudaks selle mõistmise kindlasti raskemaks. Püüan arusaadavalt selgitada holograafiliste kujutiste salvestamise ja reprodutseerimise põhimõtteid, kasutades selgeid jooniseid ja füüsikaliste põhimõistete määratlusi optika ja laineliikumise valdkonnas. Ja räägin ka holograafia praktilisest rakendamisest, sealhulgas info holograafilisest salvestamisest arvutitehnoloogiates.
Alustame määratlusega, mis teeb asjad meie jaoks veidi lihtsamaks. Holograafia, nagu fotograafia, mis on inimkonnale tuntud juba 19. sajandist, on piltide saamise viis. Mõlemad terminid pärinevad kreeka keelest, kuid kui sõna fotograafia pärineb sõnadest "foto" ja "graaf", mis tähendavad "valgus" ja "pilt", siis sõna holograafia esimene osa tuleb sõnast "holos". ", mis kreeka keeles tähendab "tervet".
Seetõttu on holograafia "terviku joonistamine". Mida see tähendab? Tavalisel fotol saame säilitada ainult kahemõõtmelise pildi sellest, mida näeme kolmemõõtmelises maailmas. Holograafia idee on salvestada teavet kogu objekti, mitte ainult selle ühe külje kohta. Et oleks võimalik salvestatud teabe abil reprodutseerida kogu objekti kujutist.
Kuidas aga säilitada kolmemõõtmelise objekti välimus? Selleks kasutatakse valguse interferentsi nähtust. Nähtav valgus, mis on osa elektromagnetilisest spektrist, koosneb ise kahest komponendist - elektriväljast ja magnetväljast. Kuid mis kõige tähtsam, valgus on laine, mitte ainult footonite voog, nii et mitme laine üksteise peale asetamine võib luua uusi laineid, millel on uued omadused. Seejärel saab difraktsiooninähtust kasutades reprodutseerida kattuvate lainete kujutist, nii et see peegeldab salvestatud omadusi.
Loe ka:
- Punase planeedi vaatlemine: Marsi illusioonide ajalugu
- Teleportatsioon teaduslikust vaatenurgast ja selle tulevik
Hologrammi salvestamine ja kuvamine
Tänu valguse lainelisele olemusele on võimalik tavalisele fotofilmile jäädvustada objekti välimus kolmemõõtmeliselt. Sobiva laseri abil, mille üks kiir on suunatud poolläbipaistvale plaadile ja on suunatud nii pildistatavale objektile kui ka otse filmile, luuakse kattuvate lainete muster. Selline pilt on valguse üksikute spektraalkomponentide suure hulga interferentsi superpositsioon ja kui me tahaksime sellisest filmist "fotot" saada, ei näeks meie silmad laseriga valgustatud objekti, vaid melanži interferentsijooned, mis iseenesest ei ütle meile pildistatava objekti kohta midagi.
Siin näeb see välja praktikas:
Ainult filmi, mis sel hetkel on difraktsioonvõre, õige säritamine fokuseeritud laserkiire abil võimaldab kogu protsessi ümber pöörata ja saada objektist kolmemõõtmelise kujutise.
XNUMXD-holograafiline kujutis, kuigi sarnane, erineb stereoskoopilisest tehnikast, mis hõlmab objekti pildistamist kahest lähivõttest ja seejärel plaatide asetamist seadmesse, mida nimetatakse stereoskoobiks. Näiteks populaarne VR prillid töötage sel viisil, luues kaks veidi nihutatud pilti. Hologrammides on see nihe fikseeritud ühel meediumil lainehäirete kujul.
Loe ka:
- 100 aastat kvantfüüsikat: 1920. aastate teooriatest arvutiteni
- 5 tulevast kosmosemissiooni, millele mõelda
Hologramm ja "hologramm"
Ülalkirjeldatud tehnoloogia probleem seisneb selles, et rahuldavate tulemuste saavutamiseks on vaja täpset laservalgust ja laborilähedasi tingimusi. Ja kuigi hologrammide algne idee leidis praktilist rakendust, näiteks andmete salvestamisel HVD-standardsetele andmekandjatele, mille teoreetiline maht on mitu TB, ei saanud neist siiski populaarset kodukasutuseks mõeldud kandjat.
Praktilised lahendused näitavad, et keeruline holograafilise kujutise saamise protsess lihtsalt kaotab teistele tehnoloogiatele, mis saavutavad sama efekti, kuid kasutavad teisi tehnikaid. Ja kuigi teaduslikust vaatenurgast ei tohiks selliseid kujutisi hologrammideks nimetada, on tavaks kutsuda kõiki neid pseudohologramme lihtsalt "hologrammideks".
Praktikas ei ole aga ei Tupaci kontserdipilt ega kuninganna Elizabeth II kujutis tema 260-aastases vankris tõelised hologrammid teaduslikust vaatenurgast.
Hologramm ei ole see, mida me näeme HoloLensi prillidel või "holograafilise ekraaniga" auto tuuleklaasil. Enamasti on see kolmemõõtmeline kujutis, mis on loodud mitme eraldiseisva (ja mitte ühe, nagu originaal hologrammi puhul) valguskiire abil, mis langevad erinevatest külgedest kandjale, milleks võib olla läbipaistev klaas, veekardin. või "hõljuv" veeaur sellise "holograafilise kuva" kohal.
Mul pole suuri vastuväiteid termini "hologramm" kasutamisele seoses nende tehnikatega ja peamiseks põhjuseks on see, et sellisel viisil saadud efekt vastab väga sageli holograafia põhiomadustele, nimelt rohkema teabe salvestamisele ja taasesitamisele. (antud juhul on tegemist objekti vaatamisega erinevate nurkade alt) objekti kohta.
Huvitav ka:
Tänased "hologrammid"
Projektoritel põhinevad süsteemid, mis kuvavad pilte erinevatel läbipaistvatel materjalidel, töötavad veidi erinevalt. Erinevate nurkade alt suunatud valgus sisaldab infot teiselt poolt vaadatava pildi kohta. Kiired kohtuvad klaasi, vee või, nagu unustatud Poola leiutise Leia Display puhul, aurukardina pinnal, luues mulje õhus ilmuvast kolmemõõtmelisest kujutisest (tõelise pildi ülim eelis). hologramm).
Teine näide on Lookingi 2020D-ekraanid. Need, kes projitseerivad pilti mitte kahemõõtmelisele pinnale, vaid loovad selle kolmemõõtmelise keha, näiteks klaasi sisse. Eelkõige on ettevõte Looking Glass Factory lahendusega tegelenud aastaid ning selle töö esimesi tõsiseid tulemusi saime imetleda XNUMX. aastal.
Mainida võib ka Saksa Roncalli tsirkust, kes keeldus loomadega esinemast, kuigi Saksamaal, muide, erinevalt paljudest Euroopa riikidest pole loomadega tsirkused keelatud. Nüüd ilmuvad areenile hologrammidena elevandid, hobused ja kalad.
Süsteem, mis võimaldab vaatajatel näha hologramme, läks maksma üle poole miljoni euro.
Huvitav ka:
- 10 veidramat asja, mida me 2021. aastal mustade aukude kohta õppisime
- Marsi terraformeerimine: kas punane planeet võib muutuda uueks Maaks?
Kas inimesed ei mõista, et nad elavad hologrammis?
Muidugi ei puudunud inimesed, kes toetasid maailma vandenõu ideid. Nad usuvad, et sina ja mina oleme pikka aega elanud ühes suures hologrammis, et meid ümbritsev maailm on hologramm, Maatriks. Püüan nüüd kõike selgitada.
Kui film "Matrix" ilmus, olid kõik väga üllatunud stsenaariumi ideest, mis tekkis vendadelt Wachowskitelt. Maatriksi loo aluseks olev idee on aga olemas ka ida filosoofiates. Mõned kvantfüüsikud on juba ammu aru saanud, et see, mida teadus kirjeldab matemaatika keeles, on religioossete sõnumite kujul tuntud juba sajandeid. See tähendab, et kui me seda teooriat usume, siis elame suures hologrammis.
Nad väidavad, et inimkond on muutunud nii hõivatuks, et ei suuda mõnda asja märgata. Vaatleme maailma ja osaleme selle loomises, väga sageli teadvustamata võimalust mõjutada meiega toimuvat. Füüsikud otsivad tõendeid Higgsi välja, mis on täis iseloomulikke bosoneid, mida nimetatakse jumalaosakeseks, olemasolu kohta, kuid me käsitleme teavet selliste otsingute kohta eraldi sellise mehhanismi avastamise tagajärgedest.
Võib selguda, et Higgsi bosonite olemasolu kinnitamine sunnib meid esitama endale olulisi küsimusi maailma olemuse ja selle loomise kohta. Järsku võib selguda, et Maatriksi mõisted polegi nii fantastilised ja me kõik elame tegelikult suures hologrammis ja me ise oleme hologrammid.
Selliseid järeldusi saab teha tänu kvantfüüsika arengule saadud teabe põhjal. Teame kindlalt, et põhireegel, mis määrab, mis juhtub, on tõenäosus. Teame ka, et mõned füüsilised katsed on lihtsalt võimatud, sest nende mõjude jälgimine määrab, mis neis toimub. Einstein, mõistes sellise mõtlemise tagajärgi, ütles, et maailm ei saa sõltuda jumalast, kes mängib täringut.
Mis siis, kui me elame tegelikult suures hologrammis ja meie suhtlemine sellega, meie ootuste ja hirmude väljendused mõjutavad seda, pannes meid kogema erinevaid asju? Meiega toimuva mõjutamiseks on mõned meetodid, mida nimetatakse positiivseks. Kõik, kes on neid proovinud, teavad, et see toimib ja peamiselt seetõttu, et me teame, et see peaks töötama. Sama on erinevate alternatiivsete ravimeetoditega. Need põhinevad meie võimel kontrollida hologrammi, kõrvaldades negatiivsed mõtted, see tähendab usu kaudu.
Teadus otsib vastust küsimusele, miks on mass olemas, kui aine koosneb osakestest, mis on tegelikult tühjad. Kuid meie, inimeste jaoks tundub endiselt, et meid ümbritsev maailm on väga tõeline ja me isegi ei kahtlusta, et kui me mõistaksime oma võimeid, võiksid kõik olla nagu Neo mainitud "Maatriksist" või Buddha, kes suudavad liikuda põlema. teie mõtte jõud.
Lihtsamalt öeldes oleme juba Maatriksis ja oleme kõik hologrammid, millest miski ei sõltu. Ma tahan lihtsalt naeratada selliste ideede peale meie maailma kohta.
Huvitav ka: Kvantarvutitest lihtsate sõnadega
Kas igaühel on oma hologramm?
Kuid me naaseme ikkagi reaalsusesse. Tulevik on kindlasti 3D-renderdamises. Kindel on aga see, et tõeliste hologrammide tänavatele ilmumiseni, nagu filmis "Blade Runner", on veel palju aega. Kuni selle ajani on meil palju "simulatsioonihologramme" ja tehnoloogiate demonstratsioone, mis eksitavad üha enam meie meeli ja loovad mulje, et me vaatame tõelisi kolmemõõtmelisi objekte.
Так Google seadis arendajatele täpselt sellise eesmärgi. On teada, et nad töötavad huvitava projekti Starline, see tähendab "holograafilise" vestluskabiini kallal. Nad on juba näidanud oma töö tulemusi.
Google'i töötajad lõid kaamerate ja andurite seeria abil täpseid 3D-mudeleid inimestest, kes räägivad üksteisega, jättes mulje, et nad on samas kohas. Praegu on seda lahendust ettevõtte esindustes katsetatud.
Mõned teadlased usuvad, et oleme juba sammu kaugusel hologrammtehnoloogia ilmumisest inimestevahelise igapäevase suhtluse vahenditesse. Selleks on vaja ehitada järgmise põlvkonna side jaoks veel üks infrastruktuur - kontinente ühendav fiiberoptiline võrk ja kuuenda põlvkonna 6G traadita side infrastruktuur. Sellise tegevusega tegelevad juba paljud tehnoloogiaettevõtted. Võib-olla saavad hologrammid mõne aasta pärast igapäevaelu osaks, kuid loodan, et need ei asenda tõelist inimestevahelist suhtlust.
Mõned teadlased märgivad ka, et hologramme saab juba kasutada, kuna vastavad tehnoloogiad on juba olemas, kuid praeguses etapis on see nii kallis, et see ei ole täiesti tulus. Olukord on väga sarnane sellele, kuidas Internet arenes. Algsel tasemel ei uskunud temasse peaaegu keegi ja nüüd on ilma tema olemasoluta võimatu ette kujutada olevikku.
Seega on palju märke sellest, et mõne aasta pärast saame omada hologramme, et oma sõpru mugavalt kodust külastada. Siiski tuleb meeles pidada, et teadlaste ennustused vajalike tehnoloogiate osas ei täitu alati.
Saate aidata Ukrainal võidelda Vene sissetungijate vastu. Parim viis selleks on annetada raha Ukraina relvajõududele läbi Päästa elu või ametliku lehe kaudu NBU.
Liituge meie lehtedega Twitter ja Facebook.
Huvitav ka: