Έχουν περάσει περισσότερα από 100 χρόνια από τότε που διατυπώθηκαν για πρώτη φορά τα θεωρητικά θεμέλια της ολογραφίας και εξακολουθούμε να συνδέουμε τα ολογράμματα κυρίως με αυτοκόλλητα σε δίσκους ή με τη μεταθανάτια συναυλία του Tupac Shakur. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, το θέμα της ολογραφίας έχει αρχίσει να αναπτύσσεται ενεργά. Σήμερα θα σας πούμε τα πάντα για μυστηριώδεις ολογραφικές εικόνες.
Το 1920, ο Πολωνός επιστήμονας Mieczyslaw Wolfke στο έργο του «Σχετικά με τη δυνατότητα οπτικής απεικόνισης μοριακών δικτύων» (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) πρότεινε και επιβεβαίωσε πειραματικά την ιδέα μιας ολογραφικής μεθόδου λήψης εικόνων. Εκείνη την εποχή, ωστόσο, δεν υπήρχε τεχνολογία που θα επέτρεπε στην πράξη την ανακάλυψη του Πόλου. Έπρεπε να το περιμένουμε μέχρι τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα.
Τα ολογράμματα έγιναν ευρέως γνωστά το 1977 χάρη στην ταινία Star Wars, στην οποία λειτουργούσαν ως φορείς πληροφοριών και μέσων επικοινωνίας. Με αυτόν τον τρόπο, μια πολύ περίπλοκη επιστημονική θεωρία εισήλθε στην ποπ κουλτούρα, αιχμαλωτίζοντας τη φαντασία εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο. Είμαστε κοντά σήμερα στο όραμα του θέματος της ολογραφίας του George Lucas;
Διαβάστε επίσης: Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb: 10 στόχοι που πρέπει να παρατηρήσετε
Τι είναι η ολογραφία;
«Βοήθησέ με, Obi-Wan Kenobi! Είσαι η μόνη μου ελπίδα!" Αυτό το κείμενο, γνωστό σε όλους τους θαυμαστές του Star Wars, εκφράζεται από μια τρισδιάστατη προβολή της πριγκίπισσας Λέια, έγινε για πολλούς θεατές η πρώτη ιδέα για το τι είναι η ολογραφία και η ολογραφική απεικόνιση.
Σήμερα, όταν κρατάμε στα χέρια μας έναν δίσκο με τους δίσκους της αγαπημένης μας μπάντας, βλέπουμε ένα πολύχρωμο αυτοκόλλητο πάνω του, που αστράφτει με διάφορα χρώματα του ουράνιου τόξου. Αυτή είναι μια ολογραφική επιβεβαίωση της γνησιότητας και της νομιμότητας του δίσκου. Λοιπόν, είναι και αυτό ένα ολόγραμμα, αλλά πώς δημιουργείται και σε τι χρησιμοποιείται; Θα προσπαθήσω να απαντήσω σε αυτές τις ερωτήσεις όσο πιο προσιτές γίνεται. Ωστόσο, προφανώς δεν θα είναι μια εύκολη και απλή εργασία, κυρίως λόγω της ανάγκης να ορίσετε και να εξηγήσετε ορισμένες φυσικές έννοιες, αν και οι περισσότερες από αυτές θα πρέπει να σας είναι γνωστές από τα μαθήματα φυσικής. Αυτό είναι απαραίτητο γιατί το τελικό αποτέλεσμα είναι το αποτέλεσμα της πρακτικής χρήσης επιτευγμάτων από διάφορους τομείς της τεχνολογίας. Επομένως, μια παρανόηση των θεωρητικών θεμελίων μπορεί να οδηγήσει σε παρανόηση του όλου προβλήματος. Ωστόσο, δεν σκοπεύω να επιβαρύνω αυτό το άρθρο με θεωρίες που υποστηρίζονται από τις εξισώσεις του Maxwell. Θα μπορούσε, αλλά γιατί; Δεν θα πρόσθετε κάτι νέο και σίγουρα θα δυσκόλευε την κατανόηση. Θα προσπαθήσω να εξηγήσω με προσιτό τρόπο τις αρχές εγγραφής και αναπαραγωγής ολογραφικών εικόνων, χρησιμοποιώντας σαφή σχέδια και ορισμούς βασικών φυσικών εννοιών στον τομέα της οπτικής και της κυματικής κίνησης. Και θα μιλήσω επίσης για την πρακτική εφαρμογή της ολογραφίας, συμπεριλαμβανομένης της ολογραφικής καταγραφής πληροφοριών στις τεχνολογίες υπολογιστών.
Ας ξεκινήσουμε με έναν ορισμό που θα μας κάνει τα πράγματα λίγο πιο εύκολα. Η ολογραφία, όπως και η φωτογραφία, που είναι γνωστή στην ανθρωπότητα από τον 19ο αιώνα, είναι ένας τρόπος λήψης εικόνων. Και οι δύο αυτοί όροι προέρχονται από την ελληνική γλώσσα, ωστόσο, εάν η λέξη φωτογραφία προέρχεται από τις λέξεις "φωτογραφία" και "graphe", που σημαίνουν "φως" και "εικόνα", τότε το πρώτο μέρος της λέξης ολογραφία προέρχεται από το "holos". », που στα ελληνικά σημαίνει «ολόκληρο».
Επομένως, η ολογραφία είναι «σχεδιάζοντας το σύνολο». Τι σημαίνει? Σε μια τυπική φωτογραφία, μπορούμε μόνο να διατηρήσουμε μια δισδιάστατη εικόνα αυτού που βλέπουμε σε έναν τρισδιάστατο κόσμο. Η ιδέα πίσω από την ολογραφία είναι η καταγραφή πληροφοριών για ολόκληρο το αντικείμενο, όχι μόνο για τη μία πλευρά του. Έτσι ώστε να είναι δυνατή, χρησιμοποιώντας τις καταγεγραμμένες πληροφορίες, να αναπαραχθεί η εικόνα ολόκληρου του αντικειμένου.
Αλλά πώς να διατηρήσετε την εμφάνιση ενός τρισδιάστατου αντικειμένου; Για αυτό, χρησιμοποιείται το φαινόμενο της παρεμβολής φωτός. Το ορατό φως, το οποίο αποτελεί μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, αποτελείται από δύο συστατικά - ένα ηλεκτρικό πεδίο και ένα μαγνητικό πεδίο. Αλλά το πιο σημαντικό, το φως είναι ένα κύμα, όχι απλώς ένα ρεύμα φωτονίων, επομένως η υπέρθεση πολλαπλών κυμάτων μπορεί να δημιουργήσει νέα κύματα με νέα χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το φαινόμενο της περίθλασης, η εικόνα των υπερτιθέμενων κυμάτων μπορεί να αναπαραχθεί έτσι ώστε να αντικατοπτρίζει τα καταγεγραμμένα χαρακτηριστικά.
Διαβάστε επίσης:
- Παρατηρώντας τον Κόκκινο Πλανήτη: Ιστορία των Αρειανών Ψευδαισθήσεων
- Η τηλεμεταφορά από επιστημονική άποψη και το μέλλον της
Καταγραφή και απεικόνιση ολογραμμάτων
Χάρη στην κυματική φύση του φωτός, είναι δυνατή η καταγραφή της εμφάνισης ενός αντικειμένου σε τρεις διαστάσεις σε τυπικό φωτογραφικό φιλμ. Με τη βοήθεια ενός κατάλληλου λέιζερ, η μία δέσμη του οποίου στοχεύει σε μια ημιδιαφανή πλάκα και κατευθύνεται τόσο στο αντικείμενο που θα απεικονιστεί όσο και απευθείας στο φιλμ, δημιουργείται ένα μοτίβο επικαλυπτόμενων κυμάτων. Μια τέτοια εικόνα είναι μια υπέρθεση ενός μεγάλου αριθμού παρεμβολών μεμονωμένων φασματικών συστατικών του φωτός, και αν θέλαμε να πάρουμε μια «φωτογραφία» από μια τέτοια ταινία, τα μάτια μας δεν θα έβλεπαν ένα αντικείμενο που φωτίζεται από λέιζερ, αλλά μια συνένωση γραμμές παρεμβολής, οι οποίες από μόνες τους δεν μας λένε τίποτα για το φωτογραφημένο αντικείμενο.
Δείτε πώς φαίνεται στην πράξη:
Μόνο η σωστή έκθεση του φιλμ, που εκείνη τη στιγμή είναι ένα πλέγμα περίθλασης, με τη βοήθεια μιας εστιασμένης δέσμης λέιζερ σας επιτρέπει να αντιστρέψετε ολόκληρη τη διαδικασία και να αποκτήσετε μια τρισδιάστατη εικόνα του αντικειμένου.
Η τρισδιάστατη ολογραφική απεικόνιση, αν και παρόμοια, διαφέρει από τη στερεοσκοπική τεχνική, η οποία περιλαμβάνει τη φωτογράφηση ενός αντικειμένου από δύο κοντινά πλάνα και στη συνέχεια την τοποθέτηση των πλακών σε μια συσκευή που ονομάζεται στερεοσκόπιο. Για παράδειγμα, δημοφιλής Γυαλιά VR λειτουργήστε με αυτόν τον τρόπο, δημιουργώντας δύο ελαφρώς μετατοπισμένες εικόνες. Στα ολογράμματα, αυτή η μετατόπιση καθορίζεται σε ένα μέσο με τη μορφή παρεμβολής κυμάτων.
Διαβάστε επίσης:
- 100 χρόνια κβαντικής φυσικής: Από τις θεωρίες της δεκαετίας του 1920 στους υπολογιστές
- 5 μελλοντικές διαστημικές αποστολές που πρέπει να σκεφτείτε
Ολόγραμμα και "ολόγραμμα"
Το πρόβλημα με την τεχνολογία που περιγράφεται παραπάνω είναι ότι απαιτεί ακριβές φως λέιζερ και συνθήκες κοντά στο εργαστήριο για να επιτευχθούν ικανοποιητικά αποτελέσματα. Και παρόλο που η αρχική ιδέα των ολογραμμάτων βρήκε πρακτική εφαρμογή, για παράδειγμα, στην εγγραφή δεδομένων σε τυπικά μέσα HVD με θεωρητική χωρητικότητα αρκετών TB, ωστόσο, δεν έγιναν δημοφιλή μέσα για οικιακή χρήση.
Οι πρακτικές λύσεις δείχνουν ότι η πολύπλοκη διαδικασία λήψης μιας ολογραφικής εικόνας απλώς χάνει από άλλες τεχνολογίες που επιτυγχάνουν το ίδιο αποτέλεσμα, αλλά χρησιμοποιώντας άλλες τεχνικές. Και παρόλο που από επιστημονική άποψη τέτοιες εικόνες δεν πρέπει να ονομάζονται ολογράμματα, συνηθίζεται να ονομάζουμε όλα αυτά τα ψευδο-ολογράμματα απλά «ολογράμματα».
Στην πράξη, ωστόσο, ούτε η εικόνα της συναυλίας του Tupac ούτε η εικόνα της βασίλισσας Ελισάβετ Β' στην 260χρονη άμαξα της είναι αληθινά ολογράμματα από επιστημονική άποψη.
Ένα ολόγραμμα δεν είναι αυτό που βλέπουμε στα γυαλιά HoloLens ή στο παρμπρίζ ενός αυτοκινήτου «ολογραφικής οθόνης». Τις περισσότερες φορές, αυτή είναι μια τρισδιάστατη εικόνα που δημιουργείται με τη βοήθεια πολλών ξεχωριστών (και όχι μιας, όπως στην περίπτωση του αρχικού ολογράμματος) ακτίνες φωτός που πέφτουν από διαφορετικές πλευρές σε ένα μέσο, το οποίο μπορεί να είναι διαφανές γυαλί, μια κουρτίνα νερού , ή «αιωρούμενοι» υδρατμοί πάνω από μια τέτοια «ολογραφική οθόνη».
Δεν έχω μεγάλη αντίρρηση για τη χρήση του όρου "ολογράμμα" σε σχέση με αυτές τις τεχνικές, και ο κύριος λόγος είναι ότι το αποτέλεσμα που προκύπτει με αυτόν τον τρόπο πολύ συχνά αντιστοιχεί στις κύριες ιδιότητες της ολογραφίας, δηλαδή στην αποθήκευση και αναπαραγωγή περισσότερων πληροφοριών (σε αυτή την περίπτωση πρόκειται για την προβολή του αντικειμένου από διαφορετικές γωνίες) σχετικά με το αντικείμενο.
Επίσης ενδιαφέρον:
Τα σημερινά "ολογράμματα"
Τα συστήματα που βασίζονται σε προβολείς, τα οποία εμφανίζουν εικόνες σε διάφορα διαφανή υλικά, λειτουργούν λίγο διαφορετικά. Το φως που κατευθύνεται από διαφορετικές γωνίες περιέχει πληροφορίες για την εικόνα που φαίνεται από την άλλη πλευρά. Οι ακτίνες θα συναντηθούν στην επιφάνεια του γυαλιού, του νερού ή, όπως στην περίπτωση της ξεχασμένης πολωνικής εφεύρεσης Leia Display, μιας κουρτίνας ατμού, δημιουργώντας την εντύπωση μιας τρισδιάστατης εικόνας που εμφανίζεται στον αέρα (το απόλυτο πλεονέκτημα ενός αληθινού ολόγραμμα).
Ένα άλλο παράδειγμα είναι οι τρισδιάστατες οθόνες από το Looking. Αυτοί που προβάλλουν μια εικόνα όχι σε μια δισδιάστατη επιφάνεια, αλλά τη δημιουργούν μέσα σε ένα τρισδιάστατο σώμα, για παράδειγμα, γυαλί. Η εταιρεία, συγκεκριμένα, εργάζεται στη λύση Looking Glass Factory εδώ και χρόνια και μπορέσαμε να θαυμάσουμε τα πρώτα σοβαρά αποτελέσματα αυτής της εργασίας το 2020.
Μπορούμε επίσης να αναφέρουμε το γερμανικό τσίρκο Roncalli, το οποίο αρνήθηκε να κάνει πράξεις με ζώα, αν και στη Γερμανία, παρεμπιπτόντως, σε αντίθεση με πολλές ευρωπαϊκές χώρες, τα τσίρκο με ζώα δεν απαγορεύονται. Τώρα ελέφαντες, άλογα και ψάρια εμφανίζονται στην αρένα με τη μορφή ολογραμμάτων.
Το σύστημα, που επιτρέπει στους θεατές να δουν ολογράμματα, κόστισε πάνω από μισό εκατομμύριο ευρώ.
Επίσης ενδιαφέρον:
- 10 πιο περίεργα πράγματα που μάθαμε για τις μαύρες τρύπες το 2021
- Terraforming Mars: Θα μπορούσε ο Κόκκινος Πλανήτης να μετατραπεί σε μια νέα Γη;
Δεν συνειδητοποιούν οι άνθρωποι ότι ζουν σε ένα ολόγραμμα;
Φυσικά, δεν ήταν χωρίς ανθρώπους που υποστηρίζουν τις ιδέες μιας παγκόσμιας συνωμοσίας. Πιστεύουν ότι εσύ και εγώ ζούμε σε ένα μεγάλο ολόγραμμα εδώ και πολύ καιρό, ότι ο κόσμος γύρω μας είναι ένα ολόγραμμα, ένα Matrix. Θα προσπαθήσω να τα εξηγήσω όλα τώρα.
Όταν εμφανίστηκε η ταινία "The Matrix", όλοι εξεπλάγησαν πολύ από την ιδέα του σεναρίου, που προέκυψε από τους αδελφούς Wachowski. Ωστόσο, η ιδέα στην οποία βασίζεται η ιστορία του Matrix είναι επίσης παρούσα στις ανατολικές φιλοσοφίες. Ορισμένοι κβαντικοί φυσικοί έχουν από καιρό αναγνωρίσει ότι αυτό που περιγράφει η επιστήμη στη γλώσσα των μαθηματικών ήταν γνωστά εδώ και αιώνες με τη μορφή θρησκευτικών μηνυμάτων. Δηλαδή, αν πιστέψουμε αυτή τη θεωρία, τότε ζούμε σε ένα μεγάλο ολόγραμμα.
Ισχυρίζονται ότι η ανθρωπότητα έχει απασχοληθεί τόσο πολύ που αδυνατεί να παρατηρήσει κάποια πράγματα. Παρατηρούμε τον κόσμο και συμμετέχουμε στη δημιουργία του, πολύ συχνά χωρίς να συνειδητοποιούμε την πιθανότητα να επηρεάσουμε αυτό που μας συμβαίνει. Οι φυσικοί αναζητούν στοιχεία για την ύπαρξη ενός πεδίου Higgs γεμάτο με χαρακτηριστικά μποζόνια που ονομάζεται σωματίδιο θεού, αλλά θεωρούμε πληροφορίες σχετικά με τέτοιες αναζητήσεις μεμονωμένα από τις επιπτώσεις που θα είχε η ανακάλυψη ενός τέτοιου μηχανισμού.
Μπορεί να αποδειχθεί ότι η επιβεβαίωση της ύπαρξης μποζονίων Χιγκς θα μας αναγκάσει να κάνουμε στον εαυτό μας σημαντικές ερωτήσεις σχετικά με τη φύση του κόσμου και πώς δημιουργήθηκε. Ξαφνικά, μπορεί να αποδειχθεί ότι οι έννοιες του Matrix δεν είναι τόσο φανταστικές, και όλοι ζούμε πραγματικά σε ένα μεγάλο ολόγραμμα και εμείς οι ίδιοι είμαστε ολογράμματα.
Τέτοια συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν από τις πληροφορίες που λαμβάνονται χάρη στην ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής. Γνωρίζουμε σίγουρα ότι ο βασικός κανόνας που καθορίζει τι θα συμβεί είναι η πιθανότητα. Γνωρίζουμε επίσης ότι ορισμένα φυσικά πειράματα είναι απλά αδύνατα γιατί το ίδιο το γεγονός της παρατήρησης των επιπτώσεών τους καθορίζει τι συμβαίνει σε αυτά. Ο Αϊνστάιν, συνειδητοποιώντας τις συνέπειες μιας τέτοιας σκέψης, είπε ότι ο κόσμος δεν μπορεί να εξαρτάται από έναν Θεό που παίζει ζάρια.
Τι θα συμβεί αν πραγματικά ζούμε σε ένα μεγάλο ολόγραμμα και οι αλληλεπιδράσεις μας με αυτό, οι εκφράσεις των προσδοκιών και οι φόβοι μας αλληλεπιδρούν με αυτό, προκαλώντας μας να βιώνουμε διαφορετικά πράγματα; Υπάρχουν κάποιες μέθοδοι για να επηρεάσουμε αυτό που μας συμβαίνει, οι οποίες ονομάζονται θετικές. Όποιος τα έχει δοκιμάσει ξέρει ότι λειτουργεί, και κυρίως επειδή γνωρίζουμε ότι υποτίθεται ότι λειτουργεί. Το ίδιο και με διάφορες εναλλακτικές θεραπείες. Βασίζονται στην ικανότητά μας να ελέγχουμε το ολόγραμμα εξαλείφοντας τις αρνητικές σκέψεις, δηλαδή μέσω της πίστης.
Η επιστήμη αναζητά μια απάντηση στο ερώτημα γιατί υπάρχει μάζα, αν η ύλη αποτελείται από σωματίδια που είναι στην πραγματικότητα άδεια. Ωστόσο, για εμάς τους ανθρώπους, εξακολουθεί να φαίνεται ότι ο κόσμος γύρω μας είναι πολύ πραγματικός και δεν υποπτευόμαστε καν ότι αν καταλάβαμε τις δυνατότητές μας, όλοι θα μπορούσαν να είναι σαν τον Neo από το εν λόγω "Matrix" ή τον Βούδα που θα μπορούσε να κινηθεί και να καεί με τη δύναμη της σκέψης σου.
Με απλά λόγια, είμαστε ήδη στο Matrix και είμαστε όλοι ολογράμματα από τα οποία δεν εξαρτάται τίποτα. Θέλω απλώς να χαμογελάω σε τέτοιες ιδέες για τον κόσμο μας.
Επίσης ενδιαφέρον: Σχετικά με τους κβαντικούς υπολογιστές με απλά λόγια
Θα έχει ο καθένας το δικό του ολόγραμμα;
Αλλά θα επιστρέψουμε στην πραγματικότητα. Το μέλλον είναι σίγουρα στην τρισδιάστατη απόδοση. Ωστόσο, είναι σίγουρο ότι θα χρειαστεί πολύς δρόμος μέχρι να εμφανιστούν αληθινά ολογράμματα στους δρόμους, όπως στην ταινία «Blade Runner». Μέχρι τότε, θα έχουμε πολλά «ολογράμματα προσομοίωσης» και επιδείξεις τεχνολογιών που θα παραπλανούν όλο και περισσότερο τις αισθήσεις μας και θα δημιουργούν την εντύπωση ότι κοιτάμε πραγματικά τρισδιάστατα αντικείμενα.
Έτσι Google έθεσε στους προγραμματιστές ακριβώς έναν τέτοιο στόχο. Είναι γνωστό ότι δουλεύουν πάνω στο ενδιαφέρον Project Starline, δηλαδή ένα «ολογραφικό» περίπτερο για συνομιλίες. Έχουν ήδη δείξει κάποια αποτελέσματα της δουλειάς τους.
Οι υπάλληλοι της Google, χρησιμοποιώντας μια σειρά από κάμερες και αισθητήρες, δημιούργησαν ακριβή τρισδιάστατα μοντέλα ανθρώπων που μιλούσαν μεταξύ τους, δίνοντας την εντύπωση ότι βρίσκονται στο ίδιο μέρος. Επί του παρόντος, αυτή η λύση έχει δοκιμαστεί στα γραφεία της εταιρείας.
Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι βρισκόμαστε ήδη ένα βήμα μακριά από την εμφάνιση της τεχνολογίας ολογραμμάτων στα μέσα καθημερινής επικοινωνίας μεταξύ των ανθρώπων. Για αυτό, θα χρειαστεί να δημιουργηθεί μια άλλη υποδομή για επικοινωνία επόμενης γενιάς - ένα δίκτυο οπτικών ινών που συνδέει τις ηπείρους και μια υποδομή ασύρματης επικοινωνίας 6G έκτης γενιάς. Πολλές εταιρείες τεχνολογίας ασχολούνται ήδη με τέτοιες δραστηριότητες. Ίσως σε λίγα χρόνια τα ολογράμματα να γίνουν μέρος της καθημερινότητας, αλλά ελπίζω ότι δεν θα αντικαταστήσουν την πραγματική επικοινωνία μεταξύ των ανθρώπων.
Ορισμένοι επιστήμονες επισημαίνουν επίσης ότι τα ολογράμματα μπορούν ήδη να χρησιμοποιηθούν, αφού οι κατάλληλες τεχνολογίες υπάρχουν ήδη, αλλά σε αυτό το στάδιο είναι τόσο ακριβό που δεν είναι απολύτως κερδοφόρο. Η κατάσταση μοιάζει πολύ με το πώς αναπτύχθηκε το Διαδίκτυο. Στο αρχικό επίπεδο, σχεδόν κανείς δεν πίστευε σε αυτόν και τώρα είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς το παρόν χωρίς την ύπαρξή του.
Υπάρχουν λοιπόν πολλά σημάδια ότι σε λίγα χρόνια θα μπορούμε να έχουμε τα δικά μας ολογράμματα για να επισκεπτόμαστε τους φίλους μας από την άνεση του σπιτιού μας. Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι προβλέψεις των επιστημόνων σχετικά με τις απαραίτητες τεχνολογίες δεν πραγματοποιούνται πάντα.
Μπορείτε να βοηθήσετε την Ουκρανία να πολεμήσει ενάντια στους Ρώσους εισβολείς. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να δωρίσετε χρήματα στις Ένοπλες Δυνάμεις της Ουκρανίας μέσω Savelife ή μέσω της επίσημης σελίδας NBU.
Εγγραφείτε στις σελίδες μας στο Twitter και Facebook.
Επίσης ενδιαφέρον: