Er zijn meer dan 100 jaar verstreken sinds de theoretische grondslagen van holografie voor het eerst werden geformuleerd, en we associëren hologrammen nog steeds voornamelijk met stickers op platen of het postume concert van Tupac Shakur. In de afgelopen jaren is het onderwerp holografie echter actief begonnen te ontwikkelen. Vandaag zullen we je alles vertellen over mysterieuze holografische afbeeldingen.
In 1920 bracht de Poolse wetenschapper Mieczyslaw Wolfke in zijn werk "Over de mogelijkheid van optische beeldvorming van moleculaire rasters" (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) naar voren en bevestigde experimenteel het idee van een holografische methode om afbeeldingen te verkrijgen. In die tijd was er echter geen technologie waarmee de ontdekking van de Pool in de praktijk kon worden toegepast. Hier hebben we op moeten wachten tot de jaren 60 van de vorige eeuw.
Hologrammen kregen in 1977 grote bekendheid dankzij de film Star Wars, waarin ze fungeerden als dragers van informatie en communicatiemiddelen. Op deze manier kwam een zeer complexe wetenschappelijke theorie in de popcultuur terecht en sprak ze tot de verbeelding van miljoenen mensen over de hele wereld. Zijn we vandaag dicht bij de visie van het onderwerp holografie door George Lucas?
Lees ook: James Webb Space Telescope: 10 doelen om te observeren
Wat is holografie?
'Help me, Obi-Wan Kenobi! Jij bent mijn enige hoop!" Deze tekst, bekend bij alle Star Wars-fans, wordt gesproken door een driedimensionale projectie van de prinses Leia, werd voor veel kijkers het eerste idee van wat holografie en holografische beeldvorming zijn.
Als we tegenwoordig een schijf met de platen van onze favoriete band in onze handen houden, zien we er een kleurrijke sticker op, glinsterend met verschillende kleuren van de regenboog. Dit is een holografische bevestiging van de authenticiteit en wettigheid van de schijf. Dit is dus ook een hologram, maar hoe wordt het gemaakt en waarvoor wordt het gebruikt? Ik zal proberen deze vragen zo toegankelijk mogelijk te beantwoorden. Het zal echter duidelijk geen gemakkelijke en eenvoudige taak zijn, voornamelijk vanwege de noodzaak om enkele fysieke concepten te definiëren en uit te leggen, hoewel de meeste u bekend moeten zijn uit uw natuurkundelessen. Dit is nodig omdat het uiteindelijke effect het resultaat is van het praktische gebruik van verworvenheden uit verschillende technologiegebieden. Daarom kan een verkeerd begrip van de theoretische grondslagen leiden tot een verkeerd begrip van het hele probleem. Ik ben echter niet van plan dit artikel te belasten met theorieën die worden ondersteund door de vergelijkingen van Maxwell. Het zou kunnen, maar waarom? Het zou niets nieuws toevoegen en zou het zeker moeilijker te begrijpen maken. Ik zal proberen op een toegankelijke manier de principes van het opnemen en weergeven van holografische beelden uit te leggen, aan de hand van duidelijke tekeningen en definities van fysische basisbegrippen op het gebied van optica en golfbeweging. En ik zal het ook hebben over de praktische toepassing van holografie, inclusief het holografische vastleggen van informatie in computertechnologieën.
Laten we beginnen met een definitie die het ons een beetje makkelijker zal maken. Holografie is, net als fotografie, dat al sinds de 19e eeuw bekend is bij de mensheid, een manier om beelden te verkrijgen. Beide termen komen uit de Griekse taal, maar als het woord fotografie komt van de woorden "photo" en "graphe", wat "licht" en "beeld" betekent, dan komt het eerste deel van het woord holografie van "holos". ”, wat in het Grieks “geheel” betekent.
Daarom is holografie "het geheel tekenen". Wat betekent het? In een standaardfoto kunnen we alleen een tweedimensionaal beeld behouden van wat we zien in een driedimensionale wereld. Het idee achter holografie is om informatie over het hele object vast te leggen, niet slechts één kant ervan. Zodat het mogelijk is om met behulp van de vastgelegde informatie het beeld van het gehele object te reproduceren.
Maar hoe het uiterlijk van een driedimensionaal object te behouden? Hiervoor wordt het fenomeen lichtinterferentie gebruikt. Zichtbaar licht, dat deel uitmaakt van het elektromagnetische spectrum, bestaat zelf uit twee componenten: een elektrisch veld en een magnetisch veld. Maar het belangrijkste is dat licht een golf is, niet alleen een stroom fotonen, dus het over elkaar heen leggen van meerdere golven kan nieuwe golven met nieuwe kenmerken creëren. Vervolgens kan met behulp van het fenomeen diffractie het beeld van op elkaar gestapelde golven worden gereproduceerd zodat het de geregistreerde kenmerken weerspiegelt.
Lees ook:
- De rode planeet observeren: een geschiedenis van Martiaanse illusies
- Teleportatie vanuit een wetenschappelijk oogpunt en zijn toekomst
Hologramopname en weergave
Dankzij het golvende karakter van licht is het mogelijk om het uiterlijk van een object in drie dimensies vast te leggen op standaard fotografische film. Met behulp van een geschikte laser, waarvan één bundel op een doorschijnende plaat wordt gericht en zowel op het af te beelden object als direct op de film wordt gericht, ontstaat een patroon van overlappende golven. Zo'n afbeelding is een superpositie van een groot aantal interferenties van individuele spectrale componenten van licht, en als we een "foto" van zo'n film zouden willen krijgen, zouden onze ogen geen object zien verlicht door een laser, maar een melange van interferentielijnen, die op zichzelf niets zeggen over het gefotografeerde object.
Zo ziet het er in de praktijk uit:
Alleen de juiste belichting van de film, die op dat moment een diffractierooster is, met behulp van een gefocusseerde laserstraal stelt u in staat om het hele proces om te keren en een driedimensionaal beeld van het object te verkrijgen.
XNUMXD holografische beeldvorming, hoewel vergelijkbaar, verschilt van de stereoscopische techniek, waarbij een object vanuit twee close-ups wordt gefotografeerd en vervolgens de platen in een apparaat worden geplaatst dat een stereoscoop wordt genoemd. Bijvoorbeeld populair VR-bril werk op deze manier en creëer twee enigszins verspringende afbeeldingen. In hologrammen is deze verschuiving gefixeerd op één medium in de vorm van golfinterferentie.
Lees ook:
- 100 jaar kwantumfysica: van theorieën uit de jaren twintig tot computers
- 5 toekomstige ruimtemissies om over na te denken
Hologram en "hologram"
Het probleem met de hierboven beschreven technologie is dat er nauwkeurig laserlicht en bijna laboratoriumomstandigheden nodig zijn om bevredigende resultaten te bereiken. En hoewel het oorspronkelijke idee van hologrammen praktische toepassing vond, bijvoorbeeld bij het opnemen van gegevens op HVD-standaardmedia met een theoretische capaciteit van meerdere TB, werden ze echter geen populair medium voor thuisgebruik.
Praktische oplossingen laten zien dat het complexe proces van het verkrijgen van een holografisch beeld eenvoudigweg verliest van andere technologieën die hetzelfde effect bereiken, maar met andere technieken. En hoewel dergelijke afbeeldingen vanuit wetenschappelijk oogpunt geen hologrammen mogen worden genoemd, is het gebruikelijk om al deze pseudo-hologrammen gewoon "hologram" te noemen.
In de praktijk zijn noch het concertbeeld van Tupac, noch het beeld van koningin Elizabeth II in haar 260 jaar oude koets echter vanuit wetenschappelijk oogpunt echte hologrammen.
Een hologram is niet wat we zien in HoloLens-brillen of op de voorruit van een "holografische display"-auto. Meestal is dit een driedimensionaal beeld gemaakt met behulp van verschillende afzonderlijke (en niet één, zoals in het geval van het originele hologram) lichtstralen die van verschillende kanten op een medium vallen, dat transparant glas kan zijn, een watergordijn , of "drijvende" waterdamp over zo'n "holografisch display".
Ik heb geen groot bezwaar tegen het gebruik van de term "hologram" met betrekking tot deze technieken, en de belangrijkste reden is dat het op deze manier verkregen effect heel vaak overeenkomt met de belangrijkste eigenschappen van holografie, namelijk het opslaan en weergeven van meer informatie (in dit geval gaat het om het bekijken van het object vanuit verschillende hoeken) over het object.
Ook interessant:
De "hologrammen" van vandaag
Systemen op basis van projectoren, die beelden weergeven op verschillende transparante materialen, werken iets anders. Licht dat vanuit verschillende hoeken wordt gestuurd, bevat informatie over het beeld vanaf de andere kant. De stralen ontmoeten elkaar op het oppervlak van glas, water of, zoals in het geval van de vergeten Poolse uitvinding Leia Display, een dampgordijn, waardoor de indruk ontstaat van een driedimensionaal beeld dat in de lucht verschijnt (het ultieme voordeel van een echte hologram).
Een ander voorbeeld zijn de 2020D-schermen van Looking. Degenen die een beeld niet op een tweedimensionaal oppervlak projecteren, maar het creëren in een driedimensionaal lichaam, bijvoorbeeld glas. Met name het bedrijf werkt al jaren aan de oplossing Looking Glass Factory en in XNUMX konden we de eerste serieuze resultaten van dit werk bewonderen.
We kunnen ook het Duitse Roncalli-circus noemen, dat weigerde om acts met dieren op te voeren, hoewel in Duitsland trouwens, in tegenstelling tot veel Europese landen, circussen met dieren niet verboden zijn. Nu verschijnen olifanten, paarden en vissen in de arena in de vorm van hologrammen.
Het systeem, waarmee kijkers hologrammen kunnen zien, kostte ruim een half miljoen euro.
Ook interessant:
- 10 raarste dingen die we leerden over zwarte gaten in 2021
- Terraforming Mars: kan de rode planeet veranderen in een nieuwe aarde?
Beseffen mensen niet dat ze in een hologram leven?
Natuurlijk was het niet zonder mensen die de ideeën van een wereldsamenzwering steunen. Ze geloven dat jij en ik al heel lang in één groot hologram leven, dat de wereld om ons heen een hologram is, een Matrix. Ik zal nu proberen alles uit te leggen.
Toen de film "The Matrix" verscheen, was iedereen erg verrast door het idee van het script, dat voortkwam uit de gebroeders Wachowski. Het idee dat ten grondslag ligt aan het verhaal van de Matrix is echter ook aanwezig in oosterse filosofieën. Sommige kwantumfysici erkennen al lang dat wat de wetenschap beschrijft in de taal van de wiskunde al eeuwenlang bekend is in de vorm van religieuze boodschappen. Dat wil zeggen, als we deze theorie geloven, dan leven we in een groot hologram.
Ze beweren dat de mensheid zo in beslag is genomen dat ze sommige dingen niet meer kan opmerken. We observeren de wereld en nemen deel aan de totstandkoming ervan, heel vaak zonder de mogelijkheid te beseffen dat we invloed kunnen uitoefenen op wat er met ons gebeurt. Natuurkundigen zoeken naar bewijs voor het bestaan van een Higgs-veld vol karakteristieke bosonen, het goddeeltje genaamd, maar we beschouwen informatie over dergelijke zoekopdrachten los van de implicaties die de ontdekking van een dergelijk mechanisme zou hebben.
Het kan blijken dat de bevestiging van het bestaan van Higgs-bosonen ons zal dwingen onszelf belangrijke vragen te stellen over de aard van de wereld en hoe deze is ontstaan. Plots kan blijken dat de concepten van de Matrix niet zo fantastisch zijn, en dat we eigenlijk allemaal in een groot hologram leven, en dat we zelf hologrammen zijn.
Dergelijke conclusies kunnen worden getrokken uit de informatie die is verkregen dankzij de ontwikkeling van de kwantumfysica. We weten zeker dat waarschijnlijkheid de basisregel is die bepaalt wat er zal gebeuren. We weten ook dat sommige fysieke experimenten gewoon onmogelijk zijn, omdat het feit dat we de effecten ervan observeren, bepaalt wat er in hen gebeurt. Einstein, die de gevolgen van zulk denken realiseerde, zei dat de wereld niet afhankelijk kan zijn van een God die dobbelt.
Wat als we werkelijk in een groot hologram leven, en onze interacties ermee, de uitdrukkingen van onze verwachtingen en angsten ermee in wisselwerking staan, waardoor we verschillende dingen ervaren? Er zijn enkele methoden om te beïnvloeden wat er met ons gebeurt, die positief worden genoemd. Iedereen die ze heeft geprobeerd, weet dat het werkt, en vooral omdat we weten dat het zou moeten werken. Hetzelfde met verschillende alternatieve behandelingen. Ze zijn gebaseerd op ons vermogen om het hologram te beheersen door negatieve gedachten te elimineren, dat wil zeggen door geloof.
De wetenschap zoekt een antwoord op de vraag waarom er massa is, als materie bestaat uit deeltjes die eigenlijk leeg zijn. Voor ons mensen lijkt het er echter nog steeds op dat de wereld om ons heen heel echt is, en we vermoeden niet eens dat als we onze capaciteiten zouden begrijpen, iedereen zou kunnen zijn als Neo uit de genoemde "Matrix", of Boeddha die zou kunnen branden met de kracht van je gedachten.
Simpel gezegd, we zijn al in de Matrix en we zijn allemaal hologrammen waar niets van afhangt. Ik wil alleen maar glimlachen om zulke ideeën over onze wereld.
Ook interessant: Over kwantumcomputers in eenvoudige woorden
Heeft iedereen zijn eigen hologram?
Maar we zullen nog terugkeren naar de realiteit. De toekomst ligt zeker in 3D-rendering. Het is echter zeker dat er nog een lange weg te gaan zal zijn voordat echte hologrammen op straat verschijnen, zoals in de film "Blade Runner". Tot die tijd zullen we veel "simulatiehologrammen" en demonstraties van technologieën hebben die onze zintuigen steeds meer zullen misleiden en de indruk zullen wekken dat we naar echte driedimensionale objecten kijken.
Dus Kopen Google Reviews stel de ontwikkelaars precies zo'n doel. Het is bekend dat ze werken aan het interessante Project Starline, dat wil zeggen een "holografische" stand voor gesprekken. Ze hebben al enkele resultaten van hun werk laten zien.
Medewerkers van Google hebben met behulp van een reeks camera's en sensoren nauwkeurige 3D-modellen gemaakt van mensen die met elkaar praten, waardoor ze de indruk wekken dat ze zich op dezelfde plek bevinden. Momenteel is deze oplossing getest in de kantoren van het bedrijf.
Sommige wetenschappers geloven dat we al een stap verwijderd zijn van de opkomst van hologramtechnologie in de dagelijkse communicatie tussen mensen. Hiervoor zal het nodig zijn om een andere infrastructuur voor communicatie van de volgende generatie te bouwen - een glasvezelnetwerk dat de continenten verbindt en een 6G draadloze communicatie-infrastructuur van de zesde generatie. Veel technologiebedrijven zijn al bezig met dergelijke activiteiten. Misschien worden hologrammen over een paar jaar een onderdeel van het dagelijks leven, maar ik hoop dat ze de echte communicatie tussen mensen niet zullen vervangen.
Sommige wetenschappers wijzen er ook op dat hologrammen al kunnen worden gebruikt, omdat de juiste technologieën al bestaan, maar in dit stadium is het zo duur dat het niet helemaal winstgevend is. De situatie lijkt erg op hoe het internet zich heeft ontwikkeld. Op het beginniveau geloofde bijna niemand in hem, en nu is het onmogelijk om het heden zonder zijn bestaan voor te stellen.
Er zijn dus veel tekenen dat we over een paar jaar onze eigen hologrammen zullen hebben om onze vrienden vanuit het comfort van onze huizen te bezoeken. Houd er echter rekening mee dat de voorspellingen van wetenschappers over de benodigde technologieën niet altijd uitkomen.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Abonneer u op onze pagina's in Twitter dat Facebook.
Ook interessant: