Холограми: Научно чудо које је проналазачу донело Нобелову награду

Детаљи лица Мартина Скорсезеа су га задивили.

Види се свака пора на кожи, свака најситнија длачица.

Мартин Ричардсон направио је шест холограма, односно тродимензионалних слика славног филмског редитеља, али овај, који наизглед има бесконачан број детаља, потпуно га је оборио с ногу.

Док је Ричардсон зурио у дубине Скорсезеовог лица, имао је осећај као да је редитељ заиста у просторији са њим.

После сати проучавања, приметио је да је холограм ухватио чак и сићушну честицу прашине која је лебдела у ваздуху између Скорсезеа и посматрача.

Била је то савршена илузија светлости, овековечен делић секунде.

„То је медијум који ствара зависност&qуот;, каже Ричардсон, који већ деценијама прави холограме, постепено усавршавајући различите технике.

С времена на време, погледа један од његових омиљених радова.

„Прођу ме жмарци&qуот;, признаје он.

Холограми су заиста посебни.

А да бисмо их заиста разумели, важно је најпре разјаснити шта холограми нису.

Фантастична пројекција принцезе Леје у Ратовима звезда, у којој она драматично моли за помоћ, није холограм.

Није ни оптичка илузија позната као „Пеперов дух&qуот; (Пеппер'с Гхост), која омогућава поп звездама да „наступају&qуот; уживо пред публиком помоћу њихових прозирних приказа.

• Од Тупака, преко француских избора до српских школа - прича о холограмима
• Да ли бисте смели да помазите холограм лава: У предворју холограмске револуције
• Хоће ли вештачка интелигенција постати ‘бог’

Судар таласа

Не, холограми су тродимензионалне слике настале снимањем нечега што се зове интерференциони образац.

То може да се замисли као сложени „хаос&qуот; који настаје при сусрету два таласна фронта.

Интерференцију можете да створите сами - додирните површину воде у послужавнику на две супротне тачке и посматрајте судар мајушних таласа.

Интерференциони обрасци које ствара светлост, која се рефлектује од тродимензионалног објекта, много су сложенији.

Али, задивљујуће је да се хватањем светлосног интерференционог обрасца, рецимо на фотографском филму или плочи, и затим усмеравањем светлости на филм или плочу може поново да се створи оригинални таласни фронт светлости који рефлектује објекат, или филмски редитељ у тренутку снимања холограма.

То је као фотографија која враћа светлост у 3Д облику.

Холографија се користи за стварање фантастичних уметничких дела, проучавање ситних недостатака у грађевинским материјалима, па чак и за прављење напредних наочара које проширују стварност.

Прича о холограмима је прича о изузетној креативности, али, према мишљењу неких, и о неиспуњеним очекивањима.

Погледајте видео о холограмима

Кохерентна светлост ласера

Мађарско-британски физичар Денис Габор је 1940-их тражио начин да направи изузетно детаљне слике веома малих објеката.

Био је фасциниран, на пример, електронском микроскопијом, техником која је добила Нобелову награду и која користи снопове електрона уместо светлости.

Научници су помоћу ње успели да сниме, између осталог, и микроскопске длачице на телима инсеката.

Габор је желео да унапреди ову технологију, а метода коју је осмислио заснива се на основном начелу холографије: могуће је реконструисати таласни фронт, односно комплетну сложеност снопова електрона или светлосних таласа које рефлектује објекат.

Иако је Габор тада доказао да је то теоријски могуће, био је ограничен тиме што су му били потребни кохерентни таласи, они који имају исте особине - исту фреквенцију, исти правац осциловања и константу фазну разлику.

Снопови електрона су и 1940-их били кохерентни, али извори кохерентне светлости - ласери - појавили су се тек 1960-их.

Двојица истраживача на Универзитету у Мичигену у Сједињеним Државама (САД), електроинжењер Емет Леит и физичар и проналазач Јурис Упатņикс, развили су веома брзо Габоров концепт холографије када су употребили ласере за прављење првих холограма какве бисмо и ми данас препознали, међу којима је била и чувена тродимензионална слика возића играчке.

Други истраживачи су такође дали допринос развоју холографије у то време, али је Денис Габор једини добио Нобелову награду за физику 1971. године за рад у овој области.

Холограми су наставили да задивљују и одушевљавају људе.

Канадска уметница Натали Логан присећа се једног од њених првих часова холографије на факултету.

Професор је студентима показивао различите холограме, израђене помоћу разних техника које су се све темељиле на Габоровој изворној идеји.

Разликовали су се по дубини и броју детаља.

Холограм играчке војника је био толико упечатљив да је Логан помислила да професор покушава да их превари - да им је показује прави тродимензионални предмет да провери да ли ће студенти уочити разлику.

„Кад сам схватила да је то заправо равна стаклена плоча, била сам потпуно шокирана&qуот;, присећа се Логан, која је касније и сама почела да прави холограме.

Серија њених радова названа Траппед Лигхт приказује шарене холограме чудних, и етеричних облика.

„Ви заправо понављате оно што је светлост учинила у том тренутку&qуот;.

Ред из хаоса

Направити холограм није нимало лако.

„Боже, колико сам сати уложила у то&qуот;, каже Клодет Абрамс, канадска уметница која прави холограме.

Постоје различите методе, али за прављење ласерског холограма, рецимо играчке диносауруса, потребни су холографски филм, ласер, експандер ласерског снопа, и оптички разделник.

Када постоје два проширена ласерска снопа, један се усмерава ка диносаурусу, а други заобилази објекат и остаје чист.

Ти снопови се поново сусрећу на фотографском филму где се дешава интерференција.

Интерференциони образац, који је снимљен филмом, представља савршену мапу врхова и падова светлости која долази од објекта, иако би то људском оку изгледало као потпуни хаос.

Међутим, ако се на одговарајуће направљену репродукцију обрасца касније усмери нови ласерски сноп, услед његове сложеност и таласање настаје дифракција светлости (савијања и скретања светлосних таласа у много праваца) на начин који савршено репродукује таласни фронт који је долазио од диносауруса током снимања.

Зашто?

Зато што је снимљена не само јачина светлости, већ и њена фаза, односно начин на који је диносаурус утицао на кохерентност светлосних таласа док су се одбијали од играчке у различитим правцима.

То је кључни трик холографије.

Абрамс се заинтересовала за холографију као начин играња појмовима стварности.

Холограме животиња је правила за серију која се бави маргинализацијом животиња и зарадом од њих.

„Птице су летеле свуда&qуот;, присећа се.

„Какиле су по неким оптичким елементима.

„Био је то прави хаос&qуот;.

Решење за складиштење података?

Инжењери су у 20. веку искористили технологију за прављење холограмских снимака материјала.

На пример, ако је требало утврдити да ли се челична греда у згради деформисала током времена, направио би се њен холограм, и после одређеног времена би се направио још један холограм и упоредио са претходним да се види да ли постоје и најмање промене облика или да ли су се појавиле пукотине и оштећења.

Иста техника може да се примени на све - од зубних навлака до лопатица турбине млазних мотора.

Међутим, данас постоји много „једноставније&qуот; алтернативе, каже Шон Џонстон, професор емеритус Универзитета у Глазгову и аутор књиге Визије холографије: Историја нове науке (Холограпхиц Висионс: А Хистори оф Нев Сциенце).

То значи да је холографска интерферометрија, како се техника назива, у великој мери замењена другим методама.

Још једна могућа примена холографије такође је доживела неуспех.

Пошто холограми снимају неупоредиво више информација од класичне фотографије, истраживачи су дуго покушавали да употребе ову технику за напредно складиштење података.

Масуд Мансурипур са Универзитета у Аризони у САД-у сећа се приче о компанији ИнПхасе, која је покушала да комерцијализује холографско складиштење података на софистицираним дисковима, али је банкротирала 2010. године.

„Била је то фантастична технологија, али једноставно није могла да се такмичи на тржишту&qуот;, присећа се Мансурипур, који каже да су се отприлике у то време појавили велки уређаји за складиштење података, ССД, који су били далеко јефтинији.

Ипак, холографско складиштење података можда ће у будућности бити замена за магнетне траке, које се и даље користе за похрањивање огромних количина података.

Погледајте видео: Полиција користи холограм секс раднице да ухвати њеног убицу

Савршено снимање

Питања о практичној примени холографије се постављају још од Габоровог доба.

„Холографија је била прецењена и њена примена преувеличана на самом почетку&qуот;, каже Џонстон.

После првих, импресивних ласерских холограма, попут оних које су направили Леит и Упатņикс, развијен је холограм „дугине трансмисије&qуот; (дугиних боја).

Такви холограми се данас налазе на кредитним картицама, и корисни су за безбедност и аутентификацију, јер је тешко ископирати холограм због огромне количине детаља.

Међутим, ово не може да се сматра спектакуларном применом ове технологије.

Џонстон је написао да су холограми временом „сведени на дечје сличице и налепнице&qуот;.

Ипак, и даље се спроводе истраживања која се ослањају на начела холографије.

Наочаре за проширену стварност користе холографске оптичке елементе.

Ти уређаји стварају живописне тродимензионалне слике у видном пољу корисника, дифракцијом светлости на начин сличан холограмима.

Захваљујући таквој технологија, ове наочаре могу да буд мање величине и да понуде још снажније искуство.

„Можете да надоградите слику преко стварног света&qуот;, објашњава Мансурипур.

Да ли је холографија испунила очекивања, ствар је личног мишљења.

Један од оних који мисли да јесте је Мартин Ричардсон.

У сваком случају, увек ће постојати запањујуће детаљни холограми које они који су имали срећу да их виде никада неће заборавити.

Џонстон има омиљену слику - Луси са лименим шеширом - холограмски портрет жене која носи велике, сјајне минђуше и необично шиљато покривало за главу.

Холограми попут овог су прозор кроз који можете да посматрате објекат, каже он.

А када су тако добри, „они су најближи најсавршенијем медијуму за снимање који је икада направљен&qуот;.

Овај текст је написан у сарадњи Нобел Призе Оутреацх, организације која шири знање о постигнућима која су завредила Нобелову награду, и ББЦ-ја.

ББЦ на српском је од сада и на Јутјубу, пратите нас ОВДЕ.

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Инстаграму, Јутјубу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на ббцнасрпском@ббц.цо.ук

• Смемо ли да правимо холограме од наших покојника
• Елвис се враћа у живот - као холограм
• На сопственој сахрани „разговарала&qуот; са присутнима
• Метаверзум - виртуални свет за људе који сањају отворених очију
• Стогодишња књижевна дела која су предвидела данашњи свет
• Уграђени микрочип који вам омогућује плаћање руком

(ББЦ Невс, 10.07.2025)