Что такое голограмма простыми словами
Голографическая Вселенная: возможно, все проще, чем кажется.
Иллюзия или реальность: все зависит от того, со сколькими измерениями вы имеете дело.
Современный человек стремится дотошно изучить мир, в котором мы живем, предполагая его объективную реальность. Подсознательно, отбрасывая веру в сверхъестественное, мы стремимся создать логичную картину мира, в которой все должно быть понятно: вот здесь ядерные реакции, тут излучение, а вон там молекулы, из которых сложены мы и окружающий нас мир.
Но ученые продолжают свои поиски и приходят к выводам, которые уже не укладываются в сознание. Одна из самых безумных и непонятных гипотез – это предположение, что окружающая нас Вселенная не более чем прекрасно детализированная голограмма, что для многих из нас, по большому счету, иллюзия. И это не бред сумасшедшего, все больше данных, которые подтверждают данную гипотезу.
Действительно, реальность оказывается гораздо сложнее и удивительнее чем наши фантазии. Точнее, наши фантазии – это следствие удивительной реальности.
От сложного к простому
Очень часто мы пользуемся законами природы в своих интересах, не разбираясь в них. Ну вот сейчас вы читаете этот текст на экране своего компьютера, выполненного в форме смартфона, ноутбука или настольного компьютера.
Если начать писать лекцию про компьютерные технологии для новичков, которые не работали с компьютером, проще всего рассказать, как пользоваться теми или иными программами. Уже сложнее – рассказать, как программировать сайты. Еще сложнее – рассказать, как создаются языки программирования. Ну и, наконец, самое сложное, но и самое важное – как управлять потоком сигналов. И вот тут появляются такие объяснения, как «под записью числа в память понимают размещение этого числа в ячейке по указанному адресу и хранение его там до выборки по команде программы. ». А что собой представляет число в компьютере? Ответ на этот вопрос определяет всю архитектуру компьютерной техники.
Поэтому рассказ о голографической Вселенной и о том, что дает нам «по жизни» знание этого факта (или не факта), хорошо бы начать не с далеких галактик или многочисленных измерений в черных дырах, а с определения самой голограммы. Что это вообще такое? И почему мы видим голографические наклейки на банкнотах, CD- дисках, даже на бутылках, но почему-то не видим шикарных трехмерных изображений в журналах, постерах или на экранах наших мониторов. Хотя именно трехмерность, возможность осмотреть объект с разных сторон, давно уже упоминается как одно из достоинств голографии.
Многие из нас тут же вспомнят про то, что уже существуют превосходные опыты поголографическому телевидению, однако большинство из них на самом деле голографическим можно назвать весьма условно, потому что трехмерность – далеко не самое важно свойство голографии. Самое удивительное в голограммах то, что каждая ее часть содержит информацию о целом. Но со своего особого ракурса.
Никакой техники
Основополагающим принципом голографии является интерференция, то есть взаимодействие волн. Если воспользоваться советом Козьмы Пруткова и внимательно понаблюдать за кругами, расходящимися от камня, брошенного в тихую воду, то мы увидим, как, отразившись от стенок причала, волны начнут между собой взаимодействовать. Там, где совпадут максимумы, волна еще более вырастет, а где совпадут максимумы и минимумы – исчезнет.
Свет – это тоже колебания, колебания электромагнитного поля. И он также способен к интерференции. Однако мы не видим в окружающем мире никаких всплесков и черных провалов. Главная причина в том, что вокруг нас распространяются волны самой разной длины, или, если говорить образнее, самых разных цветов. Даже свет, пропущенный через цветной светофильтр, все равно несет кванты очень разной частоты.
Поэтому появление настоящих голографических картинок стало возможным только с появлением лазера. Лазер испускает луч строго определенного цвета (то есть частоты). А это дает возможность не просто осветить предмет с одной точки, как в случае с обычной лампой или солнечным светом, но и записать интерференционную картину, которую создает предмет, отражая электромагнитные волны. Вот тут надо рассказать, почему нам нужна именно эта картина смешанной ряби, а не простое изображение объекта.
Есть много интересных объяснений явлений, связанных с голографией. Если постараться сделать это максимально кратко и просто, то можно представить упавший в бассейн шарик, который обозначим точкой (см. рис.). От него пойдут во все стороны круги – сфотографировав их, мы получим голограмму этой идеальной точки. Даже не видя самого камня, но зафиксировав круги, мы можем сказать, где именно он упал. Теперь бросим в воду одновременно два шарика, и получим две системы кругов. Теперь отрежем половину изображения, и все равно мы сможем восстановить местоположение падения обеих точек.
1 – изображение элементарной точки; 2 – интерференционная картина (голограмма) этой точки; 3 – изображение двух точек; 4 – голограмма двух точек; 5 – частично разрушенная голограмма двух точек; 6 – восстановленное изображение двух точек по частично разрушенной голограмме
Чем больше будет таких точек, тем сложнее станет картина. Пять точек формируют уже сложное поле. Что уж тут говорить о картине отражения лучей от реального предмета. Но принцип остается тем же. Каждая часть голограммы несет в себе информацию о всей картинке, но со своей точки зрения, и при этом чем меньше кусочек, тем больше неопределенность картинки, визуально – ниже качество.
Пять точек (1) создают уже весьма сложную голограмму (2), а простенькая золотая рыбка (3) – голографическое поле, в котором уже невозможно увидеть исходное изображение (4).
Голография и жизнь
Этот принцип мы проверяем в нашей жизни ежедневно. Сколько споров о тех или иных явлениях социальной, научной или политической жизни. Мы ездим на места событий, но, по сути, можем не улучшать «голограмму» события, поскольку видеть будем по-прежнему очень маленький кусочек информационного поля. А оно для каждого будет разным, то есть «все знают всё, каждый что-нибудь, никто не знает достаточно». При этом каждому кажется, что он располагает всей полнотой информации, это же так очевидно.
К тому же видим мы не глазами, а мозгом. Глаза – это только детекторы. Именно мозг формирует из имеющихся фрагментов, которые увидели ваши глаза, целостное изображение, и именно поэтому его можно обманывать, выдавая сменяемые 24 картинки в секунду за реальное движущееся изображение. Также, когда мы смотрим на подсвеченное плоское голографическое изображение, несущее в себе информацию о тенях, положении деталей и различиях в углах положения деталей для правого и левого глаза, мы ощущаем его глубину. То есть информация об объекте для мозга превращается как бы в сам объект.
Так голограмма, муароподобная интерференционная картина объекта, с помощью лазера может стать для нас удивительным по своему реализму трехмерным объектом. Но и это еще не все; зная законы интерференции, можно с помощью математики создать программу и с ее помощью рассчитать интерференционную карту для несуществующих в реальности объектов.
Теперь смотрите, что получается: можно принять, что сама программа расчета одномерна – там есть только два состояния, «0» и «1», и одно измерение – время. Созданная в результате этого голограмма будет плоской пленкой с муаровой побежалостью, то есть двухмерным объектом. И, наконец, подсвеченная внешним источником, она явит нам трехмерный объект.
Мы сами материальны, состоим из молекул, те состоят из атомов, атомы из нейтронов, протонов, электронов. И вот там, где в пропасти миниатюрности наш мир начинает исчезать, начинается совсем новая физика. В своем предельном состоянии, согласно теории суперструн, элементарные частицы – это стоячие волны квантового поля в пространстве, имеющем 11 измерений. Представить себе это крайне сложно, да и в данный момент нам не нужно; обратите внимание на другое – это стоячие волны поля. А где есть поле и волны, там есть и интерференция, то есть голограммы.
Так что словосочетание «Вселенная – это голограмма» не означает, что это оптическая иллюзия, а лишь то, что ее законы – это законы интерференционных полей-голограмм, которые на субатомном уровне формируют те или иные материальные частицы. Привычный мир устоял?
Философия и техника
Разобравшись с тем, что такое голограмма, гораздо легче воспринимать откровения ученых, которые видят в ней объяснение особенностей Вселенной. В ее основе действительно может лежать некий информационный код, который, воплощенный в гигантскую голограмму квантовых полей, и создает на каком-то уровне окружающий нас мир и нас – как частицу этого мира. Но каждая частица этого мира – всего лишь одно из отражений чего-то единого.
Такой взгляд прекрасно объясняет явление квантовой спутанности, когда так называемые спутанные, или сцепленные элементарные частицы ведут себя синхронно, независимо от расстояния. То есть изменение одной частицы ведет к мгновенному изменению другой, нарушая предел скорости света, установленный эйнштейновской теорией относительности. Это уже не теория, а экспериментально подтвержденный факт, за который в 2010 году Клаузер, Аспе и Цайлингер получили премию Вольфа, а в 2012 году Арош и Уайнлендстали нобелевскими лауреатами.
Если применить голографическую теорию в качестве объяснения этого явления, то можно сказать, что дело не в том, что существует какой-то исключительный механизм обмена информацией со скоростью, превышающей скорость света, а потому, что на более глубоком уровне реальности эти частицы представляют собой один объект. Эта идея Дэвида Бома, который работал с Оппенгеймером и Эйнштейном, как раз сейчас и находит свое фактологическое подтверждение.
Существуют и более изощренные теории, которые также используют предположения о голографической природе Вселенной, однако они требуют еще долгих экспериментальных проверок и уточнений. Кроме этого, полно мистических спекуляций на данную тему.
Что же касается техники, то, используя принцип составления целого из множества и сохранения целого в частном, инженеры вовсю работают над созданием систем голографического телевидения, которые откроют перед нами новые возможности коммуникации.
Но все же хотелось бы узнать, означает ли все это, что каждый из нас – это часть единого целого и, унижая или любя одного ближнего, мы унижаем или любим весь мир?
Что такое голограмма и как ее сделать?
Свет – это удивительная форма энергии, которая проносится через наш мир с невероятной скоростью: 300 000 километров в секунду — этого достаточно, чтобы пролететь от Солнца до Земли всего за 8 минут. Мы видим мир вокруг, потому что наши глаза являются сложными детекторами света: они постоянно улавливают световые лучи, отражающиеся от близлежащих объектов, в результате чего мозг может создавать постоянно меняющуюся картину об окружающем мире. Единственная проблема заключается в том, что мозг не способен вести постоянную запись того, что видят глаза. Мы можем вспомнить то, что, как нам казалось, мы видели, и распознать образы, которые мы видели в прошлом, но мы не можем легко воссоздать образы неповрежденными, как только они исчезли из поля зрения.
Существует гипотеза, согласно которой наша Вселенная – самая настоящая голограмма
Можно ли сохранить луч света?
Сколько голограмм в вашем кошельке? Если у вас есть какие-то деньги, ответ, вероятно, будет: «довольно много.» Голограммы – это блестящие металлические узоры с призрачными изображениями внутри банкнот, которые помогают бороться с фальшивомонетчиками, так как их очень трудно воспроизвести. На кредитных картах тоже есть голограммы. Но для чего еще можно использовать голограммы?
Еще в 19 веке гениальные изобретатели помогли решить эту проблему, открыв способ захвата и хранения изображений на химически обработанной бумаге. Фотография, как известно, произвела революцию в том, как мы видим мир и взаимодействуют с ним – и она дала нам фантастические формы развлечений в 20-м веке в виде фильмов и телевидения. Но как бы реалистично или художественно ни выглядела фотография, о ее реальности не может быть и речи. Мы смотрим на фотографию и мгновенно видим, что изображение – это застывшая история: свет, который захватил объекты на фотографии, исчез давным-давно и никогда не может быть восстановлен.
Еще больше увлекательных статей на самые разные темы ищите на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там выходят статьи, которых нет на сайте.
Голограмма безопасности на банкноте помогает остановить фальшивомонетчиков – их труднее воспроизвести, чем другие устройства безопасности.
Что такое голограмма?
Голограммы немного похожи на вечные фотографии. Это своего рода «фотографические призраки»: они выглядят как трехмерные фотографии, которые каким-то образом попали в ловушку внутри стекла, пластика или металла. Когда вы наклоняете голограмму кредитной карты, то видите изображение чего-то вроде птицы, движущейся «внутри» карты. Как она туда попадает и что заставляет голограмму двигаться? Чем она отличается от обычной фотографии?
Предположим, вы хотите сфотографировать яблоко. Вы держите камеру перед собой, и когда вы нажимаете кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок, объектив камеры ненадолго открывается и пропускает свет, чтобы попасть на пленку (в старомодной камере) или на светочувствительный чип датчика изображения (чип в цифровой камере). Весь свет, исходящий от яблока, исходит из одного направления и попадает в один объектив, поэтому камера может записывать только двумерную картину света, темноты и цвета.
Голограмма слона выглядит так
Если вы смотрите на яблоко, происходит что-то другое. Свет отражается от поверхности яблока в оба ваших глаза, и мозг сливает их в одно стереоскопическое (трехмерное) изображение. Если вы слегка повернете голову, лучи света, отраженные от яблока, будут двигаться по несколько иным траекториям, чтобы встретиться с вашими глазами, и части яблока теперь могут выглядеть светлее, темнее или и вовсе быть другого цвета. Ваш мозг мгновенно все пересчитывает и вы видите несколько иную картину. Вот почему глаза видят трехмерное изображение.
Голограмма – это нечто среднее между тем, что происходит, когда вы фотографируете, и тем, что происходит, когда вы смотрите на что-то реально. Как и фотография, голограмма – это постоянная запись отраженного от объекта света. Но голограмма также выглядит реальной и трехмерной и движется, когда вы смотрите вокруг нее, точно так же, как реальный объект. Это происходит из-за уникального способа, которым создаются голограммы.
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира высоких технологий и популярной науки, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram.
Как сделать голограмму?
Создать голограмму можно отражая лазерный луч от объекта, который вы хотите захватить. На самом деле, вы разделяете лазерный луч на две отдельные половины, просвечивая его через полузеркало (кусок стекла, покрытый тонким слоем серебра, так что половина лазерного света отражается и половина проходит через него). Одна половина луча отражается от зеркала, попадает на объект и отражается на фотопластинке, внутри которой будет создана голограмма. Это называется объектным лучом. Другая половина луча отражается от другого зеркала и попадает на ту же самую фотопластинку. Это – опорный луч. Голограмма образуется там, где два луча в пластине встречаются.
Как работает голограмма
статьи | Jan 22, 2021 | Технологии и Безопасность | 
465
Голограммы — неотъемлемый атрибут любого фантастического боевика, но насколько эта технология развита в жизни? Давайте разберемся, что же представляют собой голограммы, где они используются и можно ли создать голограмму своими руками.
Что такое голография
С изобретением фотоаппарата у нас появилась возможность запечатлеть момент точнее, чем это может сделать профессиональный художник. В свое время эта технология произвела настоящий фурор, но даже у нее есть существенные ограничения. Насколько бы точной ни была картинка, изображение все равно остается двухмерным.
Голография — это следующая ступень регистрации визуальной информации, позволяющая записывать и воспроизводить уже трехмерные изображения. Голограммы объемны, а потому куда больше похожи на реальные объекты, чем фотографии. Сейчас для их создания используются голографические проекторы… Впрочем, обо всем по порядку.
Голографический принцип
Объемные изображения стали возможны благодаря свойствам света: дифракции и интерференции. Эти термины сводятся к перераспределению интенсивности света и преломлению двух световых волн: предметной и опорной. Опорную волну создает лазер, а предметная, как понятно из названия, формируется, отражаясь от предмета, который мы хотим записать. Попадая на фотопластину, они и создают интерференционную картину, то есть голограмму.
Голограммы не может получиться без линзы — полупрозрачного зеркала, разделяющего пучки света из лазера надвое. Каждый полупучок, отражаясь от зеркал, попадает на объект, который мы хотим снять, и, уже отразившись на него, оказывается на фотопленке. Под воздействием световолны, близкой к опорной, проявляется голограмма.
Эффект голограммы
Создание голограммы очень напоминает фотосъемку, с той разницей, что фотография печатается на бумаге, а для изготовления голограммы нужно «проявлять» ее на пластине. Кроме того, снимки плоские, а голограммы объемные. Почему так происходит?
Каждый объект в мире рассеивает свет. При помощи линзы фотоаппарат фокусирует его на фотопленке, благодаря чему мы получаем фотографию. При просмотре этого снимка наши глаза воспринимают одну и ту же информацию, только под разными углами. Благодаря этому наш мозг понимает, что изображение плоское.
Как же устроена голограмма? Каждая ее точка моделирует все лучи, рассеянные всеми точками предмета, в то время как на снимке оказываются лишь лучи сфокусированные. В этом и причина, почему голограммы дают ощущение объема. Они точно воспроизводят световые волны, рассеянные объектом.
Первая голограмма в мире
Термин «голография» — заслуга английского физика венгерского происхождения Денниса Габора. Это слово происходит от древнегреческого выражения holo graphy, что переводится как «пишу все». Термин был введен обиход в конце 40-х годов предыдущего столетия, когда Габор придумал голографический принцип. А в 1971 году ученый даже получил за это Нобелевскую премию.
Первая голограмма была невысокого качества. Причина тому — ртутные дуговые лампы, использовавшиеся в те годы. Они давали излучение низкого качества, поэтому и изображения были плохими. По-настоящему реалистичными голограммы стали в 60-х годах с появлением лазерных технологий.
Первая лазерная голограмма была создана в 1964 году американскими физиками Эмметтом Лейтом и Юрисом Упатниексом. На ней были изображены игрушечный поезд и птица. В 1968 году в создании лазерных голограмм преуспел советский ученый Ю.Н. Денисюк. А спустя еще 11 лет значительного прогресса в этой области достиг американский исследователь Ллойд Кросс. С тех пор голограммы активно развиваются и используются в самых разных областях.
Голограмма и ее применение
Каждый человек сталкивался с простыми голограммами-наклейками, предназначающимися для борьбы с контрафактом. Но этим сфера применения голограмм отнюдь не ограничивается.
Общение
Расстояние перестает быть препятствием для общения. Доказательство тому — знаменитый видеозвонок между главами американской компании Verizon и корейской Korea Telecom, совершенный в 2017 году. Пообщаться генеральные директора смогли при помощи сети 5G, которая отличается высокой пропускной способностью. Звонок примечателен еще и тем, что собеседники видели голограммы друг друга.
Реклама
Голограммы — отличный инструмент в руках умелых маркетологов. Интерактивные изображения позволяют презентовать продукт и привлечь внимание клиентов. Так, в 2017 году Barbie с помощью голограммы показала роботизированную куклу, реагирующую на голосовые команды. Эта продвинутая игрушка со встроенным будильником способна поддерживать простые беседы с пользователем.
Дистанционное обучение
Дистанционное образование набрало большую популярность в период пандемии, но существенных успехов в этой сфере удалось достичь еще до коронавируса. Так, в 2015 году профессор физики Стэнфордского университета Карл Виман смог выступить в Наньянском технологическом университете в Сингапуре. Примечательно, что для этого нобелевскому лауреату даже не пришлось покидать США. Выступление профессора транслировали при помощи голограммы.
Голография может создать полную иллюзию личного присутствия лектора на занятии, что позитивно скажется на успеваемости. К тому же голограмму можно транслировать сразу в нескольких университетах. Это позволит охватить большую аудиторию и сэкономить время преподавательского состава.
Медицина
В 2013 году в Лондонском университете Святого Георгия наглядно показали, как можно использовать голограммы в медицине. Сотрудникам университета удалось создать полноценные интерактивные модели почек, черепа и других органов. Подобные голограммы органов вполне можно использовать для обучения студентов и в медицинской практике.
Развлечения
У нас уже была новость о немецком цирке, заменившем настоящих животных голограммами. Также с помощью голограмм можно создавать виртуальные копии предметов искусства или даже внедрять в музеи цифровых экскурсоводов. В пример можно привести электронного экскурсовода Нюшу из Музея истории Костромского края.
В последние годы популярность набирают голографические шоу и даже полноценные концерты с участием цифровых звезд.
Голограмма человека — уже не редкость, и людям доступны выступления электронных копий ушедших знаменитостей. Пара видео для ознакомления:
Виды голограмм
Сложные сценические голограммы можно условно разделить на два типа.
Голограммы, работающие на отражении
Такие голограммы работают с помощью светодиодного или проекционного экрана. Устройство располагается на полу, и изображение отражается в прозрачной пленке, натянутой под углом 45%.
За самой пленкой могут располагаться уже артисты и декорации. Таким образом реальность и иллюзия становятся одним целым.
Голограммы-проекции
Этот вид голограмм устроен еще проще. Он предполагает обратную проекцию на прозрачную пленку или стекло. Пример такой голограммы — уже знакомая нам Хацунэ Мику.
Конструкцию для создания такой голограммы куда проще смонтировать, но есть пара нюансов. Если вы хотите, чтобы ваши голограммы буквально парили в воздухе, нужно оборудовать затемненный фон, за которым не должно располагаться никаких объектов.
Как сделать голограмму
Голограммы выглядят завораживающе, поэтому многим кажется, что для их создания нужен дорогостоящий проектор. Так сколько же стоит голограмма? Конечно, с профессиональным оборудованием ваши возможности существенно вырастут, но создать простенькую голограмму можно даже в домашних условиях с минимальными затратами. Вот что для этого потребуется:
Из пластика нужно вырезать 4 трапеции с нижним основанием в 6 см и верхним в 1 см. Высота каждой фигурки должна равняться 3,5 см. Если вы хотите изготовить проектор побольше, можно сделать все стороны трапеции вдвое длиннее. Скрепив фигурки скотчем, мы получаем наш мини-проектор. Теперь осталось положить его на дисплей смартфона, включить видео для голограмм (таких предостаточно на YouTube) и наслаждаться.
Поделитесь этим с друзьями!
Постоянный автор HiTecher с 2017 года, журналист, имеет степень магистра по экономической безопасности. В сфере его интересов: программирование, робототехника, компьютерные игры, финансовые рынки.
Будьте первым, кто оставит комментарий
Пожалуйста, авторизируйтесь для возможности комментировать