Prošlo je više od 100 godina otkako su prvi put formulirani teorijski temelji holografije, a holograme još uvijek povezujemo uglavnom s naljepnicama na pločama ili posthumnim koncertom Tupaca Shakura. Međutim, posljednjih se godina tema holografije počela aktivno razvijati. Danas ćemo vam reći sve o misterioznim holografskim slikama.
Godine 1920. poljski znanstvenik Mieczyslaw Wolfke u svom djelu "O mogućnosti optičkog snimanja molekularnih mreža" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) iznio je i eksperimentalno potvrdio ideju o holografskoj metodi dobivanja slika. U to vrijeme, međutim, nije postojala tehnologija koja bi omogućila primjenu Poljakova otkrića u praksi. Na to smo morali čekati do 60-ih godina prošlog stoljeća.
Hologrami su postali naširoko poznati 1977. godine zahvaljujući filmu Ratovi zvijezda, u kojem su djelovali kao prijenosnici informacija i sredstva komunikacije. Na taj je način vrlo složena znanstvena teorija ušla u pop kulturu zaokupivši maštu milijuna ljudi diljem svijeta. Jesmo li danas blizu viziji teme holografije Georgea Lucasa?
Pročitajte također: Svemirski teleskop James Webb: 10 ciljeva za promatranje
Što je holografija?
“Pomozi mi, Obi-Wan Kenobi! Ti si mi jedina nada!" Ovaj tekst, poznat svim ljubiteljima Ratova zvijezda, izgovara trodimenzionalna projekcija princeze Leia, postao je za mnoge gledatelje prva ideja o tome što su holografija i holografska slika.
Danas, kada u rukama držimo disk s pločama našeg omiljenog benda, na njemu vidimo šarenu naljepnicu koja svjetluca različitim bojama duge. Ovo je holografska potvrda autentičnosti i legalnosti diska. Dakle, i ovo je hologram, ali kako nastaje i čemu služi? Pokušat ću odgovoriti na ova pitanja što je moguće pristupačnije. No, to očito neće biti lak i jednostavan zadatak, ponajviše zbog potrebe definiranja i objašnjenja nekih fizikalnih pojmova, iako bi vam većina njih trebala biti poznata iz nastave fizike. To je nužno jer je konačni učinak rezultat praktične primjene dostignuća iz različitih područja tehnike. Stoga nerazumijevanje teorijskih osnova može dovesti do nerazumijevanja cjelokupnog problema. Međutim, ne namjeravam opterećivati ovaj članak teorijama potkrijepljenim Maxwellovim jednadžbama. Moglo bi, ali zašto? To ne bi dodalo ništa novo i sigurno bi otežalo razumijevanje. Pokušat ću na pristupačan način objasniti principe snimanja i reprodukcije holografskih slika, koristeći pregledne crteže i definicije osnovnih fizikalnih pojmova iz područja optike i valnog gibanja. Također ću govoriti o praktičnoj primjeni holografije, uključujući holografsko snimanje informacija u računalnim tehnologijama.
Počnimo s definicijom koja će nam malo olakšati stvari. Holografija je, kao i fotografija, koja je čovječanstvu poznata od 19. stoljeća, način dobivanja slike. Oba ova pojma dolaze iz grčkog jezika, međutim, ako riječ fotografija dolazi od riječi “photo” i “graphe”, što znači “svjetlo” i “slika”, onda prvi dio riječi holografija dolazi od “holos” “, što na grčkom znači „cijelo“.
Dakle, holografija je "crtanje cjeline". Što to znači? Na standardnoj fotografiji možemo sačuvati samo dvodimenzionalnu sliku onoga što vidimo u trodimenzionalnom svijetu. Ideja iza holografije je zabilježiti informacije o cijelom objektu, a ne samo jednoj njegovoj strani. Tako da je moguće pomoću snimljenih informacija reproducirati sliku cijelog objekta.
Ali kako sačuvati izgled trodimenzionalnog objekta? Za to se koristi fenomen interferencije svjetlosti. Vidljiva svjetlost, koja je dio elektromagnetskog spektra, sama se sastoji od dvije komponente - električnog i magnetskog polja. Ali što je najvažnije, svjetlost je val, a ne samo tok fotona, tako da superponiranje više valova može stvoriti nove valove s novim karakteristikama. Zatim se pomoću fenomena difrakcije može reproducirati slika superponiranih valova tako da odražava snimljene karakteristike.
Pročitajte također:
- Promatranje Crvenog planeta: Povijest marsovskih iluzija
- Teleportacija sa znanstvenog gledišta i njena budućnost
Snimanje i prikaz holograma
Zahvaljujući valnoj prirodi svjetlosti, moguće je zabilježiti izgled objekta u tri dimenzije na standardnom fotografskom filmu. Uz pomoć prikladnog lasera, čija je jedna zraka usmjerena na prozirnu ploču i usmjerena i na objekt koji se snima i izravno na film, stvara se uzorak preklapajućih valova. Takva slika je superpozicija velikog broja interferencija pojedinih spektralnih komponenti svjetlosti, a kada bismo htjeli dobiti “fotografiju” iz takvog filma, naše oči ne bi vidjele laserom osvijetljen objekt, već mješavinu interferencijske linije, koje nam same po sebi ne govore ništa o fotografiranom objektu.
Evo kako to izgleda u praksi:
Samo pravilna ekspozicija filma, koji je u tom trenutku difrakcijska rešetka, uz pomoć fokusirane laserske zrake omogućuje obrnuti cijeli proces i dobiti trodimenzionalnu sliku objekta.
XNUMXD holografsko snimanje, iako je slično, razlikuje se od stereoskopske tehnike, koja uključuje fotografiranje objekta iz dva krupna plana i zatim stavljanje ploča u uređaj koji se zove stereoskop. Na primjer, popularan VR naočale radite na ovaj način, stvarajući dvije blago pomaknute slike. U hologramima je taj pomak fiksiran na jednom mediju u obliku interferencije valova.
Pročitajte također:
- 100 godina kvantne fizike: od teorija 1920-ih do računala
- 5 budućih svemirskih misija o kojima treba razmišljati
Hologram i "hologram"
Problem s gore opisanom tehnologijom je taj što zahtijeva precizno lasersko svjetlo i bliske laboratorijske uvjete za postizanje zadovoljavajućih rezultata. I premda je izvorna ideja holograma pronašla praktičnu primjenu, primjerice, u snimanju podataka na HVD standardni medij s teoretskim kapacitetom od nekoliko TB, međutim, oni nisu postali popularan medij za kućnu uporabu.
Praktična rješenja pokazuju da složeni proces dobivanja holografske slike jednostavno gubi u odnosu na druge tehnologije koje postižu isti učinak, ali korištenjem drugih tehnika. I premda se sa znanstvenog stajališta takve slike ne bi trebalo nazivati hologramima, uobičajeno je da se svi ti pseudo-hologrami jednostavno nazivaju "hologrami".
U praksi, međutim, ni slika koncerta Tupaca ni slika kraljice Elizabete II u njezinoj 260 godina staroj kočiji nisu pravi hologrami sa znanstvenog stajališta.
Hologram nije ono što vidimo u HoloLens naočalama ili na vjetrobranskom staklu automobila s "holografskim zaslonom". Najčešće je to trodimenzionalna slika stvorena uz pomoć nekoliko zasebnih (a ne jedne, kao u slučaju izvornog holograma) svjetlosnih zraka koje padaju s različitih strana na medij, što može biti prozirno staklo, vodena zavjesa , odnosno "lebdenje" vodene pare nad takvim "holografskim zaslonom".
Nemam velikih primjedbi na korištenje izraza "hologram" u vezi s ovim tehnikama, a glavni razlog je taj što učinak dobiven na ovaj način vrlo često odgovara glavnim svojstvima holografije, naime pohranjivanju i reprodukciji više informacija (u ovom slučaju radi se o promatranju predmeta iz različitih kutova) o predmetu.
Također zanimljivo:
Današnji "hologrami"
Sustavi temeljeni na projektorima, koji prikazuju slike na različitim prozirnim materijalima, rade malo drugačije. Svjetlo usmjereno iz različitih kutova sadrži informacije o slici viđenoj s druge strane. Zrake će se susresti na površini stakla, vode ili, kao u slučaju zaboravljenog poljskog izuma Leia Display, parne zavjese, stvarajući dojam trodimenzionalne slike koja se pojavljuje u zraku (krajnja prednost pravog hologram).
Još jedan primjer su 2020D ekrani tvrtke Looking. Oni koji projiciraju sliku ne na dvodimenzionalnu površinu, već je stvaraju unutar trodimenzionalnog tijela, na primjer, stakla. Naime, tvrtka već godinama radi na rješenju Looking Glass Factory, a prvim ozbiljnijim rezultatima tog rada mogli smo se diviti XNUMX. godine.
Možemo spomenuti i njemački cirkus Roncalli koji je odbio izvoditi točke sa životinjama, iako u Njemačkoj, inače, za razliku od mnogih europskih zemalja, cirkusi sa životinjama nisu zabranjeni. Sada se slonovi, konji i ribe pojavljuju u areni u obliku holograma.
Sustav, koji gledateljima omogućuje pregled holograma, koštao je više od pola milijuna eura.
Također zanimljivo:
- 10 najčudnijih stvari koje smo naučili o crnim rupama 2021
- Teraformiranje Marsa: Može li se Crveni planet pretvoriti u novu Zemlju?
Zar ljudi ne shvaćaju da žive u hologramu?
Naravno, nije bilo bez ljudi koji podržavaju ideje svjetske zavjere. Oni vjeruju da ti i ja već dugo živimo u jednom velikom hologramu, da je svijet oko nas hologram, Matrix. Pokušat ću sada sve objasniti.
Kada se pojavio film "Matrix", svi su bili vrlo iznenađeni idejom scenarija koja je nastala od braće Wachowski. Međutim, ideja na kojoj se temelji priča o Matrixu prisutna je i u istočnjačkim filozofijama. Neki kvantni fizičari odavno su prepoznali da je ono što znanost opisuje jezikom matematike stoljećima poznato u obliku vjerskih poruka. Odnosno, ako vjerujemo ovoj teoriji, onda živimo u velikom hologramu.
Tvrde da je čovječanstvo postalo toliko zaokupljeno da neke stvari nije u stanju primijetiti. Promatramo svijet i sudjelujemo u njegovom stvaranju, vrlo često ne sluteći mogućnost utjecaja na ono što nam se događa. Fizičari tragaju za dokazima o postojanju Higgsovog polja punog karakterističnih bozona koji se nazivaju božja čestica, ali informacije o takvim pretragama razmatramo odvojeno od implikacija koje bi imalo otkriće takvog mehanizma.
Može se pokazati da će nas potvrda postojanja Higgsovih bozona natjerati da si postavimo važna pitanja o prirodi svijeta i kako je stvoren. Odjednom se može pokazati da koncepti Matrixa i nisu tako fantastični i da svi zapravo živimo u velikom hologramu, ai sami smo hologrami.
Takvi se zaključci mogu izvući iz informacija dobivenih zahvaljujući razvoju kvantne fizike. Sigurno znamo da je osnovno pravilo koje određuje što će se dogoditi vjerojatnost. Također znamo da su neki fizički eksperimenti jednostavno nemogući jer sama činjenica promatranja njihovih učinaka određuje što se u njima događa. Einstein je, shvaćajući posljedice takvog razmišljanja, rekao da svijet ne može ovisiti o Bogu koji se kocka.
Što ako zapravo živimo u velikom hologramu, a naše interakcije s njim, izrazi naših očekivanja i strahova djeluju s njim, uzrokujući da doživljavamo različite stvari? Postoje neke metode utjecaja na ono što nam se događa, koje se nazivaju pozitivnima. Svatko tko ih je probao zna da djeluje, i to uglavnom zato što znamo da bi trebalo djelovati. Isto je i s raznim alternativnim tretmanima. Temelje se na našoj sposobnosti da kontroliramo hologram eliminacijom negativnih misli, odnosno vjerom.
Znanost traži odgovor na pitanje zašto postoji masa, ako se materija sastoji od čestica koje su zapravo prazne. Međutim, nama ljudima se i dalje čini da je svijet oko nas itekako stvaran, a mi niti ne slutimo da bi, kad bismo razumjeli svoje mogućnosti, svatko mogao biti poput Nea iz spomenutog "Matrixa", ili Buddhe koji se mogao kretati gorljivo s moć vaše misli.
Jednostavnim riječima, mi smo već u Matrixu i svi smo hologrami o kojima ništa ne ovisi. Samo se želim nasmiješiti takvim idejama o našem svijetu.
Također zanimljivo: O kvantnim računalima jednostavnim riječima
Hoće li svatko imati svoj hologram?
No, ipak ćemo se vratiti u stvarnost. Budućnost je definitivno u 3D renderiranju. No, sigurno je da će biti još dosta prije nego što se na ulicama pojave pravi hologrami, kao u filmu “Blade Runner”. Do tada ćemo imati mnogo "simulacijskih holograma" i demonstracija tehnologija koje će sve više dovoditi naša osjetila u zabludu i stvarati dojam da gledamo stvarne trodimenzionalne objekte.
Так Google postavili programerima upravo takav cilj. Poznato je da rade na zanimljivom projektu Starline, odnosno "holografskoj" kabini za razgovore. Već su pokazali neke rezultate svog rada.
Zaposlenici Googlea su pomoću niza kamera i senzora izradili precizne 3D modele ljudi koji međusobno razgovaraju, ostavljajući dojam da su na istom mjestu. Trenutno je ovo rješenje testirano u uredima tvrtke.
Neki znanstvenici smatraju da smo već na korak od pojave hologramske tehnologije u sredstvima svakodnevne komunikacije među ljudima. Za to će biti potrebno izgraditi još jednu infrastrukturu za komunikaciju sljedeće generacije - optičku mrežu koja povezuje kontinente i bežičnu komunikacijsku infrastrukturu šeste generacije 6G. Mnoge tehnološke tvrtke već se bave takvim aktivnostima. Možda će za koju godinu hologrami postati dio svakodnevice, ali nadam se da neće zamijeniti stvarnu komunikaciju među ljudima.
Neki znanstvenici također ističu da se hologrami već mogu koristiti, budući da odgovarajuće tehnologije već postoje, ali u ovoj fazi to je toliko skupo da nije sasvim isplativo. Situacija je vrlo slična razvoju interneta. Na početnoj razini gotovo nitko nije vjerovao u njega, a sada je nemoguće zamisliti sadašnjost bez njegovog postojanja.
Dakle, postoje mnogi znakovi da ćemo za nekoliko godina moći imati vlastite holograme kako bismo posjećivali svoje prijatelje iz udobnosti svog doma. Međutim, treba imati na umu da se predviđanja znanstvenika o potrebnim tehnologijama ne ostvaruju uvijek.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je donirati sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili putem službene stranice NBU.
Pretplatite se na naše stranice u Twitter i Facebook.
Također zanimljivo: