Meira en 100 ár eru liðin frá því að fræðilegar undirstöður hólógrafíu voru mótaðar fyrst og enn tengjum við heilmyndir aðallega við límmiða á plötum eða tónleika Tupac Shakur eftir dauðann. Hins vegar, á undanförnum árum, hefur efni hólógrafík byrjað að þróast á virkan hátt. Í dag munum við segja þér allt um dularfullar hólógrafískar myndir.
Árið 1920 setti pólski vísindamaðurinn Mieczyslaw Wolfke fram og staðfesti í tilraunaskyni hugmyndina um hólógrafíska aðferð til að ná myndum í verki sínu "Um möguleika á sjónrænum myndgreiningu á sameindanetum" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern). Á þeim tíma var hins vegar engin tækni sem gerði það að verkum að uppgötvun Pólverjans væri notuð í reynd. Við þurftum að bíða með þetta fram á sjöunda áratug síðustu aldar.
Heilmyndir urðu víða þekktar árið 1977 þökk sé kvikmyndinni Star Wars, þar sem þær virkuðu sem upplýsinga- og samskiptamiðlar. Þannig komst mjög flókin vísindakenning inn í poppmenninguna og fangaði ímyndunarafl milljóna manna um allan heim. Erum við í dag nálægt sýn á efni hólógrafíu eftir George Lucas?
Lestu líka: James Webb geimsjónauki: 10 skotmörk til að fylgjast með
Hvað er holography?
„Hjálpaðu mér, Obi-Wan Kenobi! Þú ert eina von mín!" Þessi texti, sem allir Star Wars aðdáendur þekkja, er talaður með þrívíddarvörpun af prinsessunni Leia, varð fyrir marga áhorfendur fyrsta hugmyndin um hvað hólógrafík og hólógrafísk myndgreining eru.
Í dag, þegar við höldum í hendurnar á diski með plötum uppáhaldshljómsveitarinnar okkar, sjáum við litríkan límmiða á honum sem glitrar af mismunandi litum regnbogans. Þetta er hólógrafísk staðfesting á áreiðanleika og lögmæti disksins. Svo þetta er líka heilmynd, en hvernig er það búið til og til hvers er það notað? Ég mun reyna að svara þessum spurningum eins aðgengilega og hægt er. Hins vegar mun það augljóslega ekki vera auðvelt og einfalt verkefni, aðallega vegna þess að þörf er á að skilgreina og útskýra nokkur eðlisfræðileg hugtök, þó flest þeirra ættu að kannast við þig úr eðlisfræðitímum þínum. Þetta er nauðsynlegt vegna þess að lokaáhrifin eru afleiðing hagnýtingar á afrekum frá ýmsum sviðum tækninnar. Þess vegna getur misskilningur á fræðilegum grunni leitt til misskilnings á öllu vandamálinu. Ég ætla hins vegar ekki að íþyngja þessari grein með kenningum sem styðjast við jöfnur Maxwells. Það gæti, en hvers vegna? Það myndi ekki bæta neinu nýju við og myndi vissulega gera það erfiðara að skilja. Ég mun reyna að útskýra á aðgengilegan hátt meginreglur um skráningu og endurgerð hólógrafískra mynda með því að nota skýrar teikningar og skilgreiningar á eðlisfræðilegum grundvallarhugtökum á sviði ljósfræði og bylgjuhreyfingar. Og ég mun líka tala um hagnýta beitingu hólógrafíu, þar á meðal hólógrafíska skráningu upplýsinga í tölvutækni.
Við skulum byrja á skilgreiningu sem mun gera hlutina aðeins auðveldari fyrir okkur. Hólógrafía, eins og ljósmyndun, sem mannkynið hefur þekkst síðan á 19. öld, er leið til að fá myndir. Bæði þessi hugtök koma frá grísku, hins vegar, ef orðið ljósmyndun kemur frá orðunum „ljósmynd“ og „grafík“, sem þýða „ljós“ og „mynd“, þá kemur fyrsti hluti orðsins holography frá „holos“ ", sem á grísku þýðir "heil".
Þess vegna er hólógrafía að „teikna heildina“. Hvað þýðir það? Í venjulegri ljósmynd getum við aðeins varðveitt tvívíð mynd af því sem við sjáum í þrívíðum heimi. Hugmyndin á bakvið holography er að skrá upplýsingar um allan hlutinn, ekki bara eina hlið hans. Svo að það sé mögulegt, með því að nota skráðar upplýsingar, að endurskapa myndina af öllu hlutnum.
En hvernig á að varðveita útlit þrívíddar hlutar? Til þess er fyrirbærið ljóstruflun notað. Sýnilegt ljós, sem er hluti af rafsegulrófinu, samanstendur sjálft af tveimur hlutum - rafsviði og segulsviði. En mikilvægast er að ljós er bylgja, ekki bara straumur ljóseinda, þannig að það að leggja margar bylgjur ofan á getur búið til nýjar bylgjur með nýjum eiginleikum. Síðan, með því að nota fyrirbærið diffraction, er hægt að endurskapa myndina af álagðum bylgjum þannig að hún endurspegli skráð einkenni.
Lestu líka:
- Athugun á rauðu plánetunni: Saga blekkinga Mars
- Fjarflutningur frá vísindalegu sjónarhorni og framtíð þess
Heilmyndarupptaka og birting
Þökk sé bylgjueðli ljóssins er hægt að skrá útlit hlutar í þrívídd á venjulega ljósmyndafilmu. Með hjálp viðeigandi leysis, þar sem einn geisli beinist að hálfgagnsærri plötu og beinist bæði að hlutnum sem á að mynda og beint að filmunni, myndast mynstur af bylgjum sem skarast. Slík mynd er yfirbygging á miklum fjölda truflana einstakra litrófsþátta ljóssins og ef við vildum ná „mynd“ úr slíkri kvikmynd myndu augu okkar ekki sjá hlut sem lýst er upp með leysi, heldur blanda af truflunarlínur, sem einar og sér segja okkur ekkert um myndefnið.
Svona lítur það út í reynd:
Aðeins rétt lýsing á filmunni, sem á því augnabliki er diffraction rist, með hjálp einbeitts leysigeisla gerir þér kleift að snúa öllu ferlinu við og fá þrívíddarmynd af hlutnum.
Þrívíddarhólógrafísk myndgreining, þó hún sé svipuð, er frábrugðin steríósópunartækninni, sem felur í sér að mynda hlut úr tveimur nærmyndum og setja síðan plöturnar í tæki sem kallast stereoscope. Til dæmis vinsæl VR gleraugu vinna á þennan hátt, búa til tvær aðeins offset myndir. Í heilmyndum er þessi breyting föst á einum miðli í formi öldutruflana.
Lestu líka:
Heilmynd og "heilmynd"
Vandamálið við tæknina sem lýst er hér að ofan er að það krefst nákvæms leysirljóss og nálægt rannsóknarstofuaðstæðum til að ná viðunandi árangri. Og þó að upprunalega hugmyndin um heilmyndir hafi fundið hagnýta notkun, til dæmis við upptöku á gögnum á HVD stöðluðum miðlum með fræðilega getu upp á nokkra TB, urðu þeir hins vegar ekki vinsælir miðlar til heimanotkunar.
Hagnýtar lausnir sýna að hið flókna ferli við að fá hólógrafíska mynd tapar einfaldlega á aðra tækni sem nær sömu áhrifum, en notar aðra tækni. Og þó frá vísindalegu sjónarmiði ættu slíkar myndir ekki að kallast heilmyndir, þá er venjan að kalla allar þessar gervi-heilmyndir einfaldlega "heilmynd".
Í reynd eru hins vegar hvorki Tupac tónleikamyndin né mynd Elísabetar II drottningar í 260 ára gömlum vagni hennar sannar heilmyndir frá vísindalegu sjónarhorni.
Heilmynd er ekki það sem við sjáum í HoloLens gleraugum eða á framrúðu „holographic display“ bíls. Oftast er þetta þrívídd mynd búin til með hjálp nokkurra aðskildra (en ekki eins, eins og í tilviki upprunalegu heilmyndarinnar) ljósgeisla sem falla frá mismunandi hliðum á miðli, sem getur verið gagnsætt gler, vatnstjald. , eða „fljótandi“ vatnsgufu yfir slíkri „hólógrafískri skjá“.
Ég hef ekki mikið á móti því að hugtakið "heilmynd" sé notað í tengslum við þessar aðferðir, og meginástæðan er sú að áhrifin sem fást á þennan hátt samsvara mjög oft helstu eiginleikum heilmyndar, nefnilega geymslu og endurgerð meiri upplýsinga. (í þessu tilfelli snýst það um að skoða hlutinn frá mismunandi sjónarhornum) um hlutinn.
Einnig áhugavert:
"Heilmyndir" dagsins
Kerfi sem byggja á skjávarpa, sem sýna myndir á ýmsum gagnsæjum efnum, virka aðeins öðruvísi. Ljós beint frá mismunandi sjónarhornum inniheldur upplýsingar um myndina séð frá hinni hliðinni. Geislarnir munu hittast á yfirborði glers, vatns eða, eins og í tilfelli gleymdu pólsku uppfinningarinnar Leia Display, gufutjald, sem skapar tilfinningu fyrir þrívíddarmynd sem birtist í loftinu (endanlegur kostur við sanna heilmynd).
Annað dæmi eru þrívíddarskjáirnir frá Looking. Þeir sem varpa mynd ekki á tvívíð yfirborð, heldur búa hana til inni í þrívíðum líkama, til dæmis gler. Fyrirtækið hefur einkum unnið að Looking Glass Factory lausninni í mörg ár og við gátum dáðst að fyrstu alvarlegu niðurstöðum þessarar vinnu árið 2020.
Við getum líka nefnt þýska Roncalli-sirkusinn, sem neitaði að framkvæma athafnir með dýrum, þó að í Þýskalandi, ólíkt mörgum Evrópulöndum, séu sirkusar með dýrum ekki bannaðir. Nú birtast fílar, hestar og fiskar á vettvangi í formi heilmynda.
Kerfið, sem gerir áhorfendum kleift að sjá heilmyndir, kostaði meira en hálfa milljón evra.
Einnig áhugavert:
- 10 skrítnustu hlutir sem við lærðum um svarthol árið 2021
- Terraforming Mars: Gæti rauða plánetan breyst í nýja jörð?
Gerir fólk sér ekki grein fyrir því að það býr í heilmynd?
Auðvitað var það ekki án fólks sem styður hugmyndir um heimssamsæri. Þeir trúa því að þú og ég höfum búið í einni stórri heilmynd í langan tíma, að heimurinn í kringum okkur sé heilmynd, fylki. Ég skal reyna að útskýra allt núna.
Þegar myndin "The Matrix" birtist voru allir mjög hissa á hugmyndinni um handritið, sem kom frá Wachowski bræðrum. Hins vegar er hugmyndin sem liggur að baki sögunni um Matrix einnig til staðar í austurlenskri heimspeki. Sumir skammtaeðlisfræðingar hafa lengi viðurkennt að það sem vísindin lýsa á tungumáli stærðfræðinnar hefur verið þekkt um aldir í formi trúarlegra skilaboða. Það er að segja ef við trúum þessari kenningu, þá lifum við í stórri heilmynd.
Þeir halda því fram að mannkynið sé orðið svo upptekið að það geti ekki tekið eftir sumum hlutum. Við fylgjumst með heiminum og tökum þátt í sköpun hans, mjög oft án þess að gera okkur grein fyrir möguleikanum á því að hafa áhrif á það sem gerist hjá okkur. Eðlisfræðingar eru að leita að sönnunargögnum um tilvist Higgs-sviðs fullt af einkennandi bónum sem kallast guðaögnin, en við lítum á upplýsingar um slíka leit í einangrun frá þeim afleiðingum sem uppgötvun slíks kerfis hefði í för með sér.
Það kann að koma í ljós að staðfesting á tilvist Higgs-bósóna mun neyða okkur til að spyrja okkur mikilvægra spurninga um eðli heimsins og hvernig hann varð til. Skyndilega getur komið í ljós að hugtök fylkisins eru ekki svo frábær og við lifum í raun öll í stórri heilmynd og við erum sjálf heilmyndir.
Slíkar ályktanir er hægt að draga af upplýsingum sem aflað er þökk sé þróun skammtaeðlisfræðinnar. Við vitum fyrir víst að grunnreglan sem ræður því hvað gerist eru líkur. Við vitum líka að sumar eðlisfræðilegar tilraunir eru einfaldlega ómögulegar vegna þess að sú staðreynd að fylgjast með áhrifum þeirra ræður því hvað gerist í þeim. Einstein, sem gerði sér grein fyrir afleiðingum slíkrar hugsunar, sagði að heimurinn gæti ekki treyst á Guð sem spilar teningum.
Hvað ef við lifum í raun og veru í stórri heilmynd og samskipti okkar við það, tjáningar væntinga okkar og ótta hafa samskipti við það, sem veldur því að við upplifum mismunandi hluti? Það eru nokkrar aðferðir til að hafa áhrif á það sem gerist hjá okkur, sem kallast jákvæðar. Allir sem hafa prófað þá vita að það virkar, og aðallega vegna þess að við vitum að það á að virka. Sama með ýmsar aðrar meðferðir. Þær byggja á getu okkar til að stjórna heilmyndinni með því að útrýma neikvæðum hugsunum, það er að segja með trú.
Vísindin eru að leita að svari við spurningunni hvers vegna massi er til, ef efni samanstendur af ögnum sem eru í raun tómar. Hins vegar, fyrir okkur mannfólkið, virðist samt sem áður að heimurinn í kringum okkur sé mjög raunverulegur og okkur grunar ekki einu sinni að ef við skildum hæfileika okkar gætu allir verið eins og Neo úr umræddu "Matrix", eða Búdda sem gæti hreyft sig með kraftur hugsunar þinnar.
Í einföldum orðum erum við nú þegar í fylkinu og við erum öll heilmyndir sem ekkert veltur á. Mig langar bara að brosa að svona hugmyndum um heiminn okkar.
Einnig áhugavert: Um skammtatölvur í einföldum orðum
Munu allir hafa sína eigin heilmynd?
En við munum samt hverfa aftur til raunveruleikans. Framtíðin er örugglega í 3D flutningi. Hins vegar er víst að það verður langt í land með að alvöru heilmyndir birtist á götunum eins og í myndinni "Blade Runner". Þangað til þá munum við hafa mörg "hermi heilmyndir" og sýnikennslu á tækni sem mun í auknum mæli villa um fyrir skilningi okkar og skapa þá tilfinningu að við séum að horfa á raunverulega þrívíða hluti.
Svo Google settu hönnuði nákvæmlega slíkt markmið. Vitað er að þeir eru að vinna að hinu áhugaverða Project Starline, það er að segja „holographic“ bás fyrir samtöl. Þeir hafa þegar sýnt nokkurn árangur af starfi sínu.
Starfsmenn Google, sem notuðu röð myndavéla og skynjara, bjuggu til nákvæm þrívíddarlíkön af fólki sem talaði saman, sem gaf til kynna að það væri á sama stað. Eins og er hefur þessi lausn verið prófuð á skrifstofum fyrirtækisins.
Sumir vísindamenn telja að við séum nú þegar einu skrefi frá útliti heilmyndartækni í daglegum samskiptum milli fólks. Til þess þarf að byggja upp annan innviði fyrir næstu kynslóðar samskipti - ljósleiðaranet sem tengir heimsálfurnar og sjöttu kynslóðar 6G þráðlaus samskiptainnviði. Mörg tæknifyrirtæki stunda nú þegar slíka starfsemi. Kannski verða heilmyndir eftir nokkur ár hluti af daglegu lífi, en ég vona að þær komi ekki í stað raunverulegra samskipta á milli fólks.
Sumir vísindamenn benda einnig á að þegar sé hægt að nota heilmyndir, þar sem viðeigandi tækni er þegar til, en á þessu stigi er það svo dýrt að það er ekki alveg arðbært. Staðan er mjög svipuð og internetið þróaðist. Á upphafsstigi trúði næstum enginn á hann og nú er ómögulegt að ímynda sér nútímann án tilvistar hans.
Það eru því mörg merki um að eftir nokkur ár munum við geta haft okkar eigin heilmyndir til að heimsækja vini okkar úr þægindum heima hjá okkur. Hins vegar ber að hafa í huga að spár vísindamanna um nauðsynlega tækni ganga ekki alltaf eftir.
Þú getur hjálpað Úkraínu að berjast gegn rússnesku innrásarhernum. Besta leiðin til að gera þetta er að gefa fé til hersins í Úkraínu í gegnum Bjarga lífi eða í gegnum opinberu síðuna NBU.
Gerast áskrifandi að síðum okkar í Twitter það Facebook.
Einnig áhugavert: