Ir pagājuši vairāk nekā 100 gadi, kopš pirmo reizi tika formulēti hologrāfijas teorētiskie pamati, un mums joprojām hologrammas saistās galvenokārt ar uzlīmēm uz skaņuplatēm vai Tupaka Šakura pēcnāves koncertu. Tomēr pēdējos gados hologrāfijas tēma ir sākusi aktīvi attīstīties. Šodien mēs jums pastāstīsim visu par noslēpumainajiem hologrāfiskajiem attēliem.
1920. gadā poļu zinātnieks Miečislavs Volfke savā darbā "Par molekulāro režģu optiskās attēlveidošanas iespēju" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) izvirzīja un eksperimentāli apstiprināja ideju par hologrāfisku attēlu iegūšanas metodi. Taču tolaik nebija nevienas tehnoloģijas, kas ļautu polisa atklājumu izmantot praksē. Mums tas bija jāgaida līdz pagājušā gadsimta 60. gadiem.
Hologrammas kļuva plaši pazīstamas 1977. gadā, pateicoties filmai Zvaigžņu kari, kurā tās darbojās kā informācijas un saziņas līdzekļu nesējas. Tādā veidā popkultūrā ienāca ļoti sarežģīta zinātniska teorija, kas aizrauj miljoniem cilvēku iztēli visā pasaulē. Vai šodien esam tuvu Džordža Lūkasa vīzijai par hologrāfijas tēmu?
Lasi arī: Džeimsa Veba kosmiskais teleskops: 10 novērojamie mērķi
Kas ir hologrāfija?
"Palīdziet man, Obi-Van Kenobi! Tu esi mana vienīgā cerība!” Šo tekstu, ko zina visi Zvaigžņu karu fani, izrunā princeses trīsdimensiju projekcija Leia, daudziem skatītājiem kļuva par pirmo priekšstatu par to, kas ir hologrāfija un hologrāfiskā attēlveidošana.
Šodien, turot rokās disku ar mūsu iecienītākās grupas ierakstiem, uz tā redzam krāsainu uzlīmi, kas mirdz dažādās varavīksnes krāsās. Šis ir hologrāfisks diska autentiskuma un likumības apliecinājums. Tātad arī šī ir hologramma, bet kā tā tiek izveidota un kam tā tiek izmantota? Es centīšos atbildēt uz šiem jautājumiem pēc iespējas saprotamāk. Tomēr tas acīmredzot nebūs viegls un vienkāršs uzdevums, galvenokārt tāpēc, ka ir jādefinē un jāpaskaidro daži fiziskie jēdzieni, lai gan lielākajai daļai no tiem jums vajadzētu būt pazīstamiem no fizikas stundām. Tas ir nepieciešams, jo gala efekts ir dažādu tehnoloģiju jomu sasniegumu praktiskas izmantošanas rezultāts. Tāpēc teorētisko pamatu pārpratums var novest pie visas problēmas pārpratuma. Tomēr es nedomāju apgrūtināt šo rakstu ar teorijām, kuras atbalsta Maksvela vienādojumi. Varētu, bet kāpēc? Tas nepievienotu neko jaunu un noteikti padarītu to saprotamāku. Mēģināšu pieejamā veidā izskaidrot hologrāfisko attēlu ierakstīšanas un reproducēšanas principus, izmantojot skaidrus zīmējumus un fizikālo pamatjēdzienu definīcijas optikas un viļņu kustības jomā. Un es runāšu arī par hologrāfijas praktisko pielietojumu, tajā skaitā informācijas hologrāfisko ierakstīšanu datortehnoloģijās.
Sāksim ar definīciju, kas mums nedaudz atvieglos lietas. Hologrāfija, tāpat kā fotogrāfija, kas cilvēcei pazīstama kopš 19. gadsimta, ir attēlu iegūšanas veids. Abi šie termini nāk no grieķu valodas, tomēr, ja vārds fotogrāfija cēlies no vārdiem “foto” un “grafe”, kas nozīmē “gaisma” un “attēls”, tad vārda hologrāfija pirmā daļa nāk no “holos”. ", kas grieķu valodā nozīmē "vesels".
Tāpēc hologrāfija ir “veseluma zīmēšana”. Ko tas nozīmē? Standarta fotogrāfijā mēs varam saglabāt tikai divdimensiju attēlu no tā, ko redzam trīsdimensiju pasaulē. Hologrāfijas ideja ir ierakstīt informāciju par visu objektu, nevis tikai vienu tā pusi. Lai, izmantojot ierakstīto informāciju, būtu iespējams reproducēt visa objekta attēlu.
Bet kā saglabāt trīsdimensiju objekta izskatu? Šim nolūkam tiek izmantota gaismas traucējumu parādība. Redzamā gaisma, kas ir daļa no elektromagnētiskā spektra, pati par sevi sastāv no divām sastāvdaļām - elektriskā lauka un magnētiskā lauka. Bet vissvarīgākais ir tas, ka gaisma ir vilnis, nevis tikai fotonu plūsma, tāpēc vairāku viļņu uzlikšana var radīt jaunus viļņus ar jaunām īpašībām. Pēc tam, izmantojot difrakcijas fenomenu, var reproducēt uzlikto viļņu attēlu tā, lai tas atspoguļotu ierakstītos raksturlielumus.
Lasi arī:
- Sarkanās planētas novērošana: Marsa ilūziju vēsture
- Teleportācija no zinātniskā viedokļa un tās nākotne
Hologrammas ierakstīšana un attēlošana
Pateicoties gaismas viļņveida raksturam, ir iespējams fiksēt objekta izskatu trīs dimensijās uz standarta fotofilmas. Ar piemērota lāzera palīdzību, kura viens stars ir vērsts uz caurspīdīgu plāksni un ir vērsts gan uz attēlojamo objektu, gan tieši uz plēvi, tiek izveidots pārklājošu viļņu raksts. Šāds attēls ir liela skaita atsevišķu gaismas spektrālo komponentu traucējumu superpozīcija, un, ja mēs vēlētos iegūt “fotoattēlu” no šādas filmas, mūsu acis redzētu nevis ar lāzeru apgaismotu objektu, bet gan gaismas melanžu. traucējumu līnijas, kas pašas par sevi neko nepasaka par fotografēto objektu.
Lūk, kā tas izskatās praksē:
Tikai pareiza filmas ekspozīcija, kas tajā brīdī ir difrakcijas režģis, ar fokusēta lāzera stara palīdzību ļauj apgriezt visu procesu un iegūt objekta trīsdimensiju attēlu.
XNUMXD hologrāfiskā attēlveidošana, lai arī līdzīga, atšķiras no stereoskopiskās tehnikas, kas ietver objekta fotografēšanu no diviem tuvplāniem un pēc tam plākšņu ievietošanu ierīcē, ko sauc par stereoskopu. Piemēram, populārs VR brilles strādājiet šādā veidā, izveidojot divus nedaudz nobīdītus attēlus. Hologrammās šī nobīde ir fiksēta vienā vidē viļņu traucējumu veidā.
Lasi arī:
- 100 gadi kvantu fizikai: no 1920. gadu teorijām līdz datoriem
- 5 nākotnes kosmosa misijas, par kurām padomāt
Hologramma un "hologramma"
Problēma ar iepriekš aprakstīto tehnoloģiju ir tāda, ka, lai sasniegtu apmierinošus rezultātus, ir nepieciešama precīza lāzera gaisma un gandrīz laboratorijas apstākļi. Un, lai gan sākotnējā hologrammu ideja atrada praktisku pielietojumu, piemēram, ierakstot datus HVD standarta datu nesējos ar vairāku TB teorētisko ietilpību, tomēr tās nekļuva par populāru mediju lietošanai mājās.
Praktiskie risinājumi liecina, ka sarežģītais hologrāfiskā attēla iegūšanas process vienkārši zaudē citām tehnoloģijām, kas panāk tādu pašu efektu, bet izmantojot citus paņēmienus. Un, lai gan no zinātniskā viedokļa šādus attēlus nevajadzētu saukt par hologrammām, visas šīs pseidohologrammas pieņemts saukt vienkārši par "hologrammu".
Tomēr praksē ne Tupaka koncerta attēls, ne karalienes Elizabetes II tēls viņas 260 gadus vecajos ratos nav patiesas hologrammas no zinātniskā viedokļa.
Hologramma nav tas, ko mēs redzam HoloLens brillēs vai uz "hologrāfiskā displeja" automašīnas vējstikla. Visbiežāk tas ir trīsdimensiju attēls, kas izveidots ar vairāku atsevišķu (un ne vienu, kā oriģinālās hologrammas gadījumā) gaismas staru palīdzību, kas no dažādām pusēm krīt uz nesēja, kas var būt caurspīdīgs stikls, ūdens aizkars. , vai "peldošs" ūdens tvaiks virs šāda "hologrāfiska displeja".
Man nav lielu iebildumu pret termina "hologramma" lietošanu saistībā ar šiem paņēmieniem, un galvenais iemesls ir tas, ka šādā veidā iegūtais efekts ļoti bieži atbilst hologrāfijas galvenajām īpašībām, proti, vairāk informācijas uzglabāšanai un reproducēšanai. (šajā gadījumā runa ir par objekta apskatīšanu no dažādiem leņķiem) par objektu.
Interesanti arī:
Šodienas "hologrammas"
Sistēmas, kuru pamatā ir projektori, kas attēlo attēlus uz dažādiem caurspīdīgiem materiāliem, darbojas nedaudz savādāk. Gaisma, kas vērsta no dažādiem leņķiem, satur informāciju par attēlu, kas redzams no otras puses. Stari sastapsies uz stikla, ūdens vai, kā jau aizmirstā poļu izgudrojuma Leia Display gadījumā, tvaika aizkara, radot iespaidu par trīsdimensiju attēlu, kas parādās gaisā (patiesa priekšrocība hologramma).
Vēl viens piemērs ir 2020D ekrāni no Looking. Tie, kas projicē attēlu nevis uz divdimensiju virsmas, bet veido to trīsdimensiju ķermeņa iekšienē, piemēram, stiklā. Konkrēti, uzņēmums gadiem ilgi ir strādājis pie Looking Glass Factory risinājuma, un pirmos nopietnos šī darba rezultātus varējām apbrīnot XNUMX. gadā.
Var minēt arī vācu Roncalli cirku, kas atteicās no aktiem ar dzīvniekiem, lai gan Vācijā, starp citu, atšķirībā no daudzām Eiropas valstīm cirki ar dzīvniekiem nav aizliegti. Tagad arēnā hologrammu veidā parādās ziloņi, zirgi un zivis.
Sistēma, kas ļauj skatītājiem redzēt hologrammas, izmaksāja vairāk nekā pusmiljonu eiro.
Interesanti arī:
- 10 dīvainākās lietas, ko uzzinājām par melnajiem caurumiem 2021. gadā
- Marsa terraformēšana: vai Sarkanā planēta varētu pārvērsties par jaunu Zemi?
Vai cilvēki neapzinās, ka dzīvo hologrammā?
Protams, neiztika bez cilvēkiem, kuri atbalsta pasaules sazvērestības idejas. Viņi uzskata, ka jūs un es jau ilgu laiku dzīvojam vienā lielā hologrammā, ka pasaule mums apkārt ir hologramma, Matrica. Es tagad mēģināšu visu izskaidrot.
Kad parādījās filma "Matrica", visi bija ļoti pārsteigti par skripta ideju, kas radās no brāļiem Vačovski. Tomēr ideja, kas ir Matricas stāsta pamatā, ir sastopama arī austrumu filozofijās. Daži kvantu fiziķi jau sen ir atzinuši, ka tas, ko zinātne apraksta matemātikas valodā, ir zināms gadsimtiem ilgi reliģisku vēstījumu veidā. Tas ir, ja ticam šai teorijai, tad dzīvojam lielā hologrammā.
Viņi apgalvo, ka cilvēce ir tik ļoti pārņemta, ka nespēj pamanīt dažas lietas. Mēs vērojam pasauli un piedalāmies tās veidošanā, ļoti bieži neapzinoties iespēju ietekmēt to, kas ar mums notiek. Fiziķi meklē pierādījumus par tāda Higsa lauka eksistenci, kas ir pilns ar raksturīgiem bozoniem, ko sauc par dieva daļiņu, taču mēs aplūkojam informāciju par šādiem meklējumiem atsevišķi no sekām, kādas varētu būt šāda mehānisma atklāšanai.
Var izrādīties, ka Higsa bozonu esamības apstiprināšana liks mums uzdot sev svarīgus jautājumus par pasaules būtību un tās radīšanu. Pēkšņi var izrādīties, ka Matricas jēdzieni nemaz nav tik fantastiski, un mēs visi patiesībā dzīvojam lielā hologrammā, un mēs paši esam hologrammas.
Šādus secinājumus var izdarīt no informācijas, kas iegūta, pateicoties kvantu fizikas attīstībai. Mēs noteikti zinām, ka pamatnoteikums, kas nosaka, kas notiks, ir varbūtība. Mēs arī zinām, ka daži fiziski eksperimenti ir vienkārši neiespējami, jo pats to ietekmes novērošanas fakts nosaka to, kas tajos notiek. Einšteins, apzinoties šādas domāšanas sekas, teica, ka pasaule nevar būt atkarīga no Dieva, kurš spēlē kauliņus.
Ko darīt, ja mēs patiesībā dzīvojam lielā hologrammā, un mūsu mijiedarbība ar to, mūsu gaidu un baiļu izpausmes mijiedarbojas ar to, liekot mums piedzīvot dažādas lietas? Ir dažas metodes, kā ietekmēt to, kas ar mums notiek, ko sauc par pozitīvu. Ikviens, kurš tos ir izmēģinājis, zina, ka tas darbojas, un galvenokārt tāpēc, ka mēs zinām, ka tam vajadzētu darboties. Tas pats ar dažādām alternatīvām ārstēšanas metodēm. To pamatā ir mūsu spēja kontrolēt hologrammu, likvidējot negatīvās domas, tas ir, ar ticības palīdzību.
Zinātne meklē atbildi uz jautājumu, kāpēc ir masa, ja matērija sastāv no daļiņām, kas patiesībā ir tukšas. Tomēr mums, cilvēkiem, joprojām šķiet, ka pasaule ap mums ir ļoti reāla, un mēs pat nenojaušam, ka, ja mēs saprastu savas spējas, katrs varētu būt kā Neo no minētās "Matricas", vai Buda, kas varētu kustēties, sadedzināt. jūsu domu spēks.
Vienkāršiem vārdiem sakot, mēs jau atrodamies Matricā un visi esam hologrammas, no kurām nekas nav atkarīgs. Es tikai gribu pasmaidīt par šādām idejām par mūsu pasauli.
Interesanti arī: Par kvantu datoriem vienkāršos vārdos
Vai katram būs sava hologramma?
Bet mēs joprojām atgriezīsimies realitātē. Nākotne noteikti ir 3D renderēšanā. Tomēr ir skaidrs, ka līdz ielās parādīsies īstas hologrammas, kā filmā "Blade Runner", būs tāls ceļš ejams. Līdz tam mums būs daudz "simulācijas hologrammu" un tehnoloģiju demonstrāciju, kas arvien vairāk maldinās mūsu maņas un radīs iespaidu, ka mēs skatāmies uz reāliem trīsdimensiju objektiem.
Так google izvirzīja izstrādātājiem tieši šādu mērķi. Ir zināms, ka viņi strādā pie interesantā Project Starline, tas ir, "hologrāfiska" sarunu kabīnes. Viņi jau ir parādījuši dažus sava darba rezultātus.
Google darbinieki, izmantojot virkni kameru un sensoru, izveidoja precīzus 3D modeļus, kuros cilvēki sarunājas savā starpā, radot iespaidu, ka viņi atrodas vienā un tajā pašā vietā. Šobrīd šis risinājums ir pārbaudīts uzņēmuma birojos.
Daži zinātnieki uzskata, ka mēs jau esam viena soļa attālumā no hologrammu tehnoloģijas parādīšanās ikdienas saziņas līdzekļos starp cilvēkiem. Tam būs nepieciešams izbūvēt vēl vienu infrastruktūru nākamās paaudzes komunikācijai - optisko šķiedru tīklu, kas savieno kontinentus, un sestās paaudzes 6G bezvadu sakaru infrastruktūru. Ar šādām aktivitātēm jau nodarbojas daudzi tehnoloģiju uzņēmumi. Varbūt pēc dažiem gadiem hologrammas kļūs par ikdienas sastāvdaļu, bet ceru, ka tās neaizstās reālu komunikāciju starp cilvēkiem.
Daži zinātnieki arī norāda, ka hologrammas jau var izmantot, jo atbilstošas tehnoloģijas jau pastāv, taču šobrīd tas ir tik dārgi, ka nav pilnībā izdevīgi. Situācija ir ļoti līdzīga interneta attīstībai. Sākotnējā līmenī viņam gandrīz neviens neticēja, un tagad bez viņa esamības nav iespējams iedomāties tagadni.
Tātad ir daudz pazīmju, ka pēc dažiem gadiem mēs varēsim iegūt savas hologrammas, lai apmeklētu savus draugus no komfortablām mājām. Taču jāņem vērā, ka zinātnieku prognozes par nepieciešamajām tehnoloģijām ne vienmēr piepildās.
Jūs varat palīdzēt Ukrainai cīnīties pret krievu iebrucējiem. Labākais veids, kā to izdarīt, ir ziedot līdzekļus Ukrainas bruņotajiem spēkiem Savelife vai izmantojot oficiālo lapu NBU.
Abonējiet mūsu lapas Twitter ka Facebook.
Interesanti arī: