Od doby, kdy byly poprvé formulovány teoretické základy holografie, uplynulo více než 100 let a hologramy si stále spojujeme především s nálepkami na deskách nebo posmrtným koncertem Tupaca Shakura. V posledních letech se však téma holografie začalo aktivně rozvíjet. Dnes vám povíme vše o tajemných holografických obrázcích.
V roce 1920 polský vědec Mieczyslaw Wolfke ve své práci „O možnosti optického zobrazování molekulárních mřížek“ (Über die Möglichkeit der optische Abbildung von Molekulargittern) předložil a experimentálně potvrdil myšlenku holografické metody získávání obrázků. V té době však neexistovala technologie, která by umožnila Polákův objev využít v praxi. Na to jsme si museli počkat až do 60. let minulého století.
Do širokého povědomí se hologramy dostaly v roce 1977 díky filmu Hvězdné války, ve kterém vystupovaly jako nosiče informací a komunikační prostředky. Do popkultury tak vstoupila velmi složitá vědecká teorie, která uchvátila představivost milionů lidí po celém světě. Jsme dnes blízko vize tématu holografie od George Lucase?
Přečtěte si také: Vesmírný dalekohled Jamese Webba: 10 cílů k pozorování
Co je holografie?
„Pomoz mi, Obi-Wane Kenobi! Jsi moje jediná naděje!" Tento text, známý všem fanouškům Star Wars, je namluven trojrozměrnou projekcí princezny Leia, se stal pro mnoho diváků první představou o tom, co je holografie a holografické zobrazování.
Dnes, když držíme v ruce disk s deskami naší oblíbené kapely, vidíme na něm barevnou nálepku, třpytící se různými barvami duhy. Toto je holografické potvrzení pravosti a zákonnosti disku. Toto je tedy také hologram, ale jak vzniká a k čemu slouží? Pokusím se na tyto otázky odpovědět co nejpřístupněji. Zjevně to však nebude snadný a jednoduchý úkol, a to především kvůli nutnosti definovat a vysvětlit některé fyzikální pojmy, i když většinu z nich byste měli znát z hodin fyziky. Je to nutné, protože výsledný efekt je výsledkem praktického využití výdobytků z různých oblastí techniky. Proto nepochopení teoretických základů může vést k nepochopení celého problému. Nehodlám však tento článek zatěžovat teoriemi podpořenými Maxwellovými rovnicemi. Mohlo, ale proč? Nepřidalo by to nic nového a určitě by to znesnadnilo pochopení. Pokusím se přístupným způsobem vysvětlit principy záznamu a reprodukce holografických obrazů pomocí přehledných nákresů a definic základních fyzikálních pojmů v oblasti optiky a vlnění. A budu mluvit i o praktické aplikaci holografie, včetně holografického záznamu informací v počítačových technologiích.
Začněme definicí, která nám věci trochu usnadní. Holografie, stejně jako fotografie, kterou lidstvo zná již od 19. století, je způsob získávání snímků. Oba tyto výrazy pocházejí z řečtiny, pokud však slovo fotografie pochází ze slov „fotografie“ a „grafe“, což znamená „světlo“ a „obraz“, pak první část slova holografie pochází ze slova „holos“. “, což v řečtině znamená „celý“.
Holografie je tedy „kreslení celku“. Co to znamená? Na standardní fotografii můžeme zachovat pouze dvourozměrný obraz toho, co vidíme v trojrozměrném světě. Myšlenkou holografie je zaznamenat informace o celém objektu, ne pouze o jedné jeho straně. Aby bylo možné pomocí zaznamenaných informací reprodukovat obraz celého objektu.
Jak ale zachovat vzhled trojrozměrného předmětu? K tomu se využívá fenomén rušení světla. Viditelné světlo, které je součástí elektromagnetického spektra, se samo o sobě skládá ze dvou složek – elektrického pole a magnetického pole. Ale co je nejdůležitější, světlo je vlna, ne jen proud fotonů, takže superponování více vln může vytvořit nové vlny s novými vlastnostmi. Poté lze pomocí fenoménu difrakce reprodukovat obraz superponovaných vln tak, aby odrážel zaznamenané charakteristiky.
Přečtěte si také:
- Pozorování rudé planety: Historie marťanských iluzí
- Teleportace z vědeckého hlediska a její budoucnost
Záznam a zobrazení hologramu
Díky vlnové povaze světla je možné zaznamenat trojrozměrný vzhled předmětu na standardní fotografický film. Pomocí vhodného laseru, jehož jeden paprsek míří na průsvitnou desku a směřuje jak na snímaný objekt, tak přímo na film, se vytvoří obrazec překrývajících se vln. Takový obraz je superpozicí velkého množství interferencí jednotlivých spektrálních složek světla, a pokud bychom chtěli z takového filmu získat „fotku“, naše oči by neviděly předmět osvětlený laserem, ale melanž interferenční čáry, které nám samy o sobě nic neříkají o fotografovaném objektu.
Takto to vypadá v praxi:
Pouze správná expozice filmu, který je v tu chvíli difrakční mřížkou, pomocí zaostřeného laserového paprsku umožňuje zvrátit celý proces a získat trojrozměrný obraz předmětu.
XNUMXD holografické zobrazování, i když je podobné, se liší od stereoskopické techniky, která zahrnuje fotografování objektu ze dvou blízkých záběrů a následné umístění desek do zařízení zvaného stereoskop. Například populární VR brýle pracovat tímto způsobem a vytvořit dva mírně posunuté obrázky. V hologramech je tento posun fixován na jednom médiu ve formě vlnové interference.
Přečtěte si také:
Hologram a "hologram"
Problém s výše popsanou technologií je ten, že k dosažení uspokojivých výsledků vyžaduje přesné laserové světlo a blízké laboratorní podmínky. A přestože původní myšlenka hologramů našla praktické uplatnění například při záznamu dat na standardní média HVD s teoretickou kapacitou několik TB, nestaly se oblíbeným médiem pro domácí použití.
Praktická řešení ukazují, že složitý proces získávání holografického obrazu jednoduše prohrává s jinými technologiemi, které dosahují stejného efektu, ale používají jiné techniky. A ačkoli z vědeckého hlediska by se takové obrázky neměly nazývat hologramy, je zvykem všechny tyto pseudohologramy nazývat jednoduše „hologramy“.
V praxi však ani Tupacův koncertní obraz, ani obraz královny Alžběty II. v jejím 260 let starém kočáru nejsou z vědeckého hlediska skutečnými hologramy.
Hologram není to, co vidíme v brýlích HoloLens nebo na čelním skle auta s „holografickým displejem“. Nejčastěji se jedná o trojrozměrný obraz vytvořený pomocí několika samostatných (a ne jednoho, jako v případě originálního hologramu) světelných paprsků dopadajících z různých stran na médium, kterým může být průhledné sklo, vodní clona , nebo „plovoucí“ vodní pára nad takovým „holografickým displejem“.
Nemám žádné velké námitky proti použití termínu „hologram“ ve vztahu k těmto technikám a hlavním důvodem je, že takto získaný efekt velmi často odpovídá hlavním vlastnostem holografie, a to ukládání a reprodukci většího množství informací. (v tomto případě jde o prohlížení objektu z různých úhlů) o objektu.
Zajímavé také:
Dnešní "hologramy"
Trochu jinak fungují systémy založené na projektorech, které zobrazují obraz na různých průhledných materiálech. Světlo nasměrované z různých úhlů obsahuje informace o obrazu viděném z druhé strany. Paprsky se setkají na povrchu skla, vody nebo, jako v případě zapomenutého polského vynálezu Leia Display, na parní zástěně a vytvoří dojem trojrozměrného obrazu objevujícího se ve vzduchu (nejvyšší výhoda skutečného hologram).
Dalším příkladem jsou 2020D obrazovky z Looking. Ti, kteří promítají obraz nikoli na dvourozměrný povrch, ale vytvářejí jej uvnitř trojrozměrného těla, například skla. Zejména společnost na řešení Looking Glass Factory pracuje již léta a první seriózní výsledky této práce jsme mohli obdivovat v roce XNUMX.
Zmínit můžeme i německý cirkus Roncalli, který odmítal provádět úkony se zvířaty, i když v Německu mimochodem na rozdíl od mnoha evropských zemí nejsou cirkusy se zvířaty zakázány. Nyní se v aréně objevují sloni, koně a ryby v podobě hologramů.
Systém, který umožňuje divákům vidět hologramy, stál více než půl milionu eur.
Zajímavé také:
- 10 nejpodivnějších věcí, které jsme se dozvěděli o černých dírách v roce 2021
- Terraforming Mars: Mohla by se rudá planeta proměnit v novou Zemi?
Neuvědomují si lidé, že žijí v hologramu?
Samozřejmě to nebylo bez lidí, kteří podporují myšlenky světového spiknutí. Věří, že ty a já už dlouho žijeme v jednom velkém hologramu, že svět kolem nás je hologram, Matrix. Pokusím se nyní vše vysvětlit.
Když se objevil film „Matrix“, všichni byli velmi překvapeni myšlenkou scénáře, který vzešel od bratří Wachowských. Myšlenka, která je základem příběhu Matrixu, je však přítomna i ve východních filozofiích. Někteří kvantoví fyzici již dávno uznali, že to, co věda popisuje jazykem matematiky, je známo po staletí ve formě náboženských zpráv. To znamená, že pokud této teorii věříme, pak žijeme ve velkém hologramu.
Tvrdí, že lidstvo se tak zabydlelo, že si některé věci není schopno všimnout. Pozorujeme svět a podílíme se na jeho tvorbě, aniž bychom si velmi často uvědomovali možnost ovlivnit to, co se s námi děje. Fyzici hledají důkazy o existenci Higgsova pole plného charakteristických bosonů nazývaných božská částice, ale informace o takových hledáních zvažujeme odděleně od důsledků, které by objev takového mechanismu měl.
Může se ukázat, že potvrzení existence Higgsových bosonů nás donutí položit si důležité otázky o podstatě světa a o tom, jak vznikl. Najednou se může ukázat, že koncepty Matrixu nejsou tak fantastické a všichni vlastně žijeme ve velkém hologramu a my sami jsme hologramy.
Takové závěry lze vyvodit z informací získaných díky rozvoji kvantové fyziky. S jistotou víme, že základní pravidlo, které určuje, co se stane, je pravděpodobnost. Víme také, že některé fyzikální experimenty jsou prostě nemožné, protože samotný fakt pozorování jejich účinků určuje, co se v nich děje. Einstein, který si uvědomoval důsledky takového myšlení, řekl, že svět nemůže záviset na Bohu, který hraje v kostky.
Co když ve skutečnosti žijeme ve velkém hologramu a naše interakce s ním, vyjádření našich očekávání a obav s ním interagují, což nám způsobuje různé věci? Existují některé metody, jak ovlivnit to, co se nám děje, kterým se říká pozitivní. Každý, kdo je vyzkoušel, ví, že to funguje, a hlavně proto, že víme, že to fungovat má. Totéž s různými alternativními způsoby léčby. Jsou založeny na naší schopnosti ovládat hologram eliminací negativních myšlenek, tedy prostřednictvím víry.
Věda hledá odpověď na otázku, proč existuje hmota, pokud se hmota skládá z částic, které jsou ve skutečnosti prázdné. Nám lidem se však stále zdá, že svět kolem nás je velmi reálný, a ani nás nenapadne, že kdybychom pochopili naše schopnosti, každý by mohl být jako Neo ze zmíněného „Matrixu“, nebo Buddha, který by se mohl pohybovat a spalovat. sílu tvé myšlenky.
Jednoduše řečeno, jsme již v Matrixu a všichni jsme hologramy, na kterých nic nezávisí. Nad takovými představami o našem světě se chci jen pousmát.
Zajímavé také: O kvantových počítačích jednoduchými slovy
Bude mít každý svůj hologram?
Ale ještě se vrátíme do reality. Budoucnost je rozhodně ve 3D vykreslování. Jisté však je, že k tomu, než se v ulicích objeví skutečné hologramy, jako ve filmu "Blade Runner", bude ještě dlouhá cesta. Do té doby nás čeká mnoho „simulačních hologramů“ a ukázek technologií, které budou stále více zavádět naše smysly a vytvářet dojem, že se díváme na skutečné trojrozměrné předměty.
Tak Google přesně takový cíl stanovili vývojářům. Je známo, že pracují na zajímavém Project Starline, tedy „holografickém“ stánku pro rozhovory. Některé výsledky své práce již ukázali.
Zaměstnanci společnosti Google pomocí řady kamer a senzorů vytvořili přesné 3D modely lidí, kteří spolu mluví, což vyvolává dojem, že jsou na stejném místě. V současné době je toto řešení testováno v kancelářích společnosti.
Někteří vědci se domnívají, že jsme již krok od toho, aby se technologie hologramu objevila v prostředcích každodenní komunikace mezi lidmi. K tomu bude nutné vybudovat další infrastrukturu pro komunikaci nové generace – optickou síť spojující kontinenty a šestou generaci bezdrátové komunikační infrastruktury 6G. Mnoho technologických společností se již takovou činností zabývá. Možná se za pár let hologramy stanou součástí každodenního života, ale doufám, že nenahradí skutečnou komunikaci mezi lidmi.
Někteří vědci také poukazují na to, že hologramy již lze použít, protože příslušné technologie již existují, ale v této fázi je to tak drahé, že to není úplně rentabilní. Situace je velmi podobná vývoji internetu. Na počáteční úrovni v něj téměř nikdo nevěřil a nyní je nemožné si představit současnost bez jeho existence.
Existuje tedy mnoho známek toho, že za pár let budeme moci mít vlastní hologramy, abychom mohli navštěvovat své přátele z pohodlí domova. Je však třeba mít na paměti, že ne vždy se předpovědi vědců ohledně potřebných technologií naplní.
Můžete pomoci Ukrajině v boji proti ruským vetřelcům. Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je darovat finanční prostředky ozbrojeným silám Ukrajiny prostřednictvím Zachraňte život nebo přes oficiální stránku NBÚ.
Přihlaste se k odběru našich stránek v Twitter to Facebook.
Zajímavé také: