حتماً بازیگران جنگ ستارگان یا مدل‌های سه‌بعدی کنترل شده با ژست در فیلم‌های مرد آهنی را دیده‌اید، به آن تصاویر سه بعدی متحرک و جذاب، هولوگرام می‌گویند.

به گزارش interestingengineering، برخی از کارشناسان هولوگرام را به عنوان سطوح دو بعدی که قادر به نمایش اطلاعات در سه بعد هستند، تعریف می‌کنند. در فیلم ها، هولوگرام‌ها توهمی هستند که با استفاده از VFX و انیمیشن ایجاد می‌شوند، اما در واقعیت، می‌توان آن‌ها را با استفاده از تکنیکی به نام هولوگرافی تولید کرد.

هولوگرام‌ها در بازی‌های ویدئویی و فیلم‌های علمی تخیلی متعددی دیده می‌شوند و از آنجایی که هولوگرافی تکنیک پیچیده‌ای است، برای سال‌ها اعتقاد بر این بود که هولوگرام‌ها فقط به دنیای علمی تخیلی محدود می‌مانند. با این حال، به لطف پیشرفت در هولوگرافی نوری، به نظر می‌رسد اکنون شکاف بین داستان و واقعیت در حال کاهش است و ما به دیدن هولوگرام‌های سه بعدی در زندگی واقعی نیز بسیار نزدیک شده ایم.

          هولوگرام و انواع آن

هولوگرام‌ها تصاویر مجازی و سه بعدی هستند که توسط تداخل پرتو‌های نوری که اشیاء فیزیکی واقعی را منعکس می‌کنند، تولید می‌شوند. به عبارت ساده، هولوگرام‌ها تصاویر سه بعدی هستند که با تداخل دو پرتو نور و ایجاد تصویر روی یک فیلم یا سطوح دیگر ایجاد می‌شوند. در حالی که انواع مختلفی از هولوگرام‌ها و روش‌های متفاوتی برای طبقه بندی آن‌ها وجود دارد، بیشتر هولوگرام‌ها تغییرات یا ترکیبی از هولوگرام‌های بازتابی یا هولوگرام‌های انتقالی هستند.

          هولوگرام بازتابی

هولوگرام‌هایی که معمولاً در گالری‌های هنری یافت می‌شوند، نمونه‌ای عالی از هولوگرام بازتابی هستند. چنین هولوگرام‌هایی را می‌توان زمانی مشاهده کرد که ناظر در کنار منبع نور ایستاده باشد و بهتر است در زیر نور سفید مشاهده شود. یک تصویر سه بعدی روی یک سطح دیده می‌شود، منبع نور در جلو قرار دارد و تصویر مجازی حاصل در پشت سطح فیلم تشکیل می‌شود.

نسخه رنگی هولوگرام بازتابی می‌تواند آنقدر عالی باشد که تشخیص شیء اصلی و تصویر هولوگرافیک آن برای بیننده را دشوار می‌کند.

          هولوگرام‌های انتقال

در اینجا منبع نور پشت هولوگرام قرار می‌گیرد، تصویر به سمت بیننده منتقل می‌شود و تصویری که به این ترتیب تولید می‌شود، بسیار واضح است و عمق بیشتری دارد. آن‌ها با کمک نور لیزر و به طرز جالبی مشاهده می‌شوند. فرض کنید یک هولوگرام انتقالی از یک شیء یا یک محیط ایجاد کرده اید و سپس آن را به چندین هولوگرام کوچک تقسیم کرده اید. جالب اینجاست که هر قطعه کوچک از هولوگرام شکسته همچنان می‌تواند تصویر کامل شیء اصلی را به نمایش بگذارد.

عقاب روی کارت VISA که از یک لایه آلومینیوم در پشت برای جلوه آینه استفاده می‌کند، نمونه‌ای از هولوگرام‌های انتقال است.

          هولوگرام‌های ترکیبی

به غیر از هولوگرام‌های بازتابی و انتقالی، انواع فرعی متعدد دیگری نیز وجود دارد که به عنوان نسخه‌های ترکیبی دو مورد بالا عمل می‌کنند و همه این هولوگرام ها، هولوگرام‌های ترکیبی نامیده می‌شوند. هولوگرام‌های برجسته و رنگین کمانی که روی کارت‌های اعتباری یافت می‌شوند، هولوگرام‌های کامپیوتری که برای ایجاد عناصر نوری هولوگرافیک استفاده می‌شوند، هولوگرام‌های Denisyuk، هولوگرام‌های چند کاناله، تداخل سنجی هولوگرافی در زمان واقعی و ... همگی نمونه‌هایی از هولوگرام‌های ترکیبی هستند.

          علم پشت هولوگرام

          تاریخ و توسعه

در سال ۱۸۶۰، نزدیک به یک قرن قبل از توسعه هولوگرافی مدرن، یک دانشمند انگلیسی به نام جان هنری پپر نوعی عنصر هولوگرافیک به نام روح فلفل را در نمایشی با استفاده از آینه و نور به نمایش گذاشت. این یک ترفند توهمی بود که از خاصیت بازتابی شیشه استفاده می‌کرد تا تصویری از یک شخص یا اشیاء را از مکانی پنهان و دور از چشم مخاطب به هوا بفرستد. به دلیل نور ضعیف استفاده شده، مانند لامپ‌های نفتی و شمع ها، تصاویر ظاهر شده بسیار شفاف بودند، که منجر به نام Pepper's Ghost شد.

با این حال، روح فلفل یک توهم بود، نه یک هولوگرام واقعی. تا اینکه در سال ۱۹۴۷، دانشمند مجارستانی الاصل، دنیس گابور، تئوری هولوگرافی را در حین آزمایش راه‌هایی برای بهبود قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی توسعه داد. گابور به دنبال راه حلی برای افزایش قدرت تفکیک پایین میکروسکوپ‌های موجود بود، زیرا آن‌ها به اندازه کافی قدرتمند نبودند تا جزئیات اتمی را تا حدی که او می‌خواست آشکار کنند.

گابور هنگام بازی تنیس در سال ۱۹۴۷، راه حلی برای مشکل خود پیدا کرد. او یک فرآیند دو مرحله‌ای (که بعداً به اصل اصلی هولوگرافی تبدیل شد) را ابداع کرد. در مرحله اول، او یک پرتو نور منسجم را به یک پرتو جسم و یک پرتو مرجع تقسیم کرد. سپس الگوی تداخل ایجاد شده توسط پرتو‌ها را روی صفحه عکاسی ثبت کرد.

در مرحله دوم یعنی بازسازی، او هولوگرام را با نور مرئی روشن کرد تا تصویری به دست آورد. گابور این الگوی تداخل شکل گرفته را هولوگرام نامید.

با این حال، در ابتدا سیستم گابور از نور پرتو الکترونی استفاده می‌کرد و تداخل بین نور پراش شده توسط جسم و پس زمینه خطی را ثبت می‌کرد. گابور این فرآیند را به اشیایی که تا حد زیادی شفاف بودند، محدود کرد. هنگامی که از هولوگرام برای تشکیل یک تصویر استفاده می‌شود، تصاویر دوگانه تشکیل می‌شوند، اما از آنجا که نور مرتبط با این تصاویر در یک جهت منتشر می‌شود، یک تصویر خارج از فوکوس به نظر می‌رسد.

این تکنیک اصلی شدت نور را برای تولید تصاویر هولوگرافی واقعی بسیار کاهش داد و بنابراین ایده گابور نظری باقی ماند. این ایده با توسعه لیزر در دهه ۱۹۶۰ تغییر کرد.

برای تشکیل یک هولوگرام کامل نیاز به یک منبع نور منسجم مانند لیزر است؛ بنابراین بیشتر منابع نوری مورد استفاده قبل از اختراع لیزر (که ترکیبی از چندین رنگ بود) منجر به تشکیل هولوگرام‌های تیره‌تر شد و این باعث شد که دانشمندان علاقه خود را به توسعه هولوگرام‌های واقعی تا دهه ۱۹۶۰ از دست بدهند. یعنی زمانی که دانشمندان نیکولای باسوی چارلز تاونز و الکساندر پروخوروف نور لیزر را اختراع کردند. پرتو‌های تک رنگ خالص، تک رنگ و لیزر شدید برای استفاده در هولوگرافی ایده آل بودند.

در سال ۱۹۶۲، گروهی از محققان با استفاده از لیزر موج پیوسته دستگاهی ساختند که می‌توانست اشیاء سه بعدی را ضبط کند. با این حال، این دستگاه برای ایجاد هولوگرام عالی نبود، اما روش جدیدی را برای استفاده از ضریب شکست به منظور انتقال پرتو نور معرفی و آزمایش‌ها و مطالعاتی را برای توسعه هولوگرام‌های واقعی آغاز کرد.

          چگونه هولوگرام‌ها می‌توانند به طرق مختلف برای بشریت مفید باشند؟

هولوگرام‌ها می‌توانند به پلیس و نیرو‌های مسلح کمک کنند تا عملیات خود را با امنیت بیشتر و کارآمدتر در مناطق شلوغ انجام دهند. در سال ۲۰۱۷ آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (دارپا) یک نقشه هولوگرافی سه بعدی ایجاد کرد که می‌توانست نقشه ۳۶۰ درجه‌ای از یک منطقه را در زمان واقعی ارائه دهد. با استفاده از نقشه، یک تیم عملیاتی می‌تواند بزرگنمایی کند، بچرخد، ساختمان‌ها، جاده‌ها را ببیند و وضعیت یک منطقه را قبل از حرکت تجزیه و تحلیل کند. چنین فناوری همچنین می‌تواند به نیرو‌های مجری قانون این امکان را بدهد که از مسیر‌های خطرناک اجتناب کنند و به آن‌ها کمک کند تا با امنیت در میدان جنگ حرکت کنند و تلفات را کاهش دهند.

فناوری هولوگرام همچنین می‌تواند نحوه ارتباط ما با یکدیگر را تغییر دهد. برخی از کارشناسان معتقدند که این پتانسیل می‌تواند جایگزین تماس‌های ویدئویی با تماس‌های هولوگرام زنده شود. یک شرکت فناوری PORTL مستقر در لس آنجلس ادعا کرده که سیستمی را توسعه داده که به کاربران از مکان‌های مختلف اجازه می‌دهد به نظر در یک اتاق ایستاده باشند. برای ایجاد این امکان، این شرکت از غرفه‌های ویژه خود مجهز به پورتال‌های کامپیوتری استفاده می‌کند که قادر به ایجاد هولوگرام‌هایی در اندازه واقعی از افرادی است که با استفاده از سیستم خود متصل می‌شوند.

هولوگرام‌های سه‌بعدی می‌توانند فرآیند یادگیری را هم برای دانش‌آموزان و هم برای معلمان تعاملی‌تر و در دسترس‌تر کنند. برای مثال، دانش‌آموزان در مناطق دورافتاده یا کسانی که به تجهیزات گران قیمت آزمایشگاهی دسترسی ندارند می‌توانند از هولوگرام برای ارائه آموزش پیشرفته به دانش آموزان خود بدون خرید تجهیزات گران قیمت استفاده کنند. هولوگرام‌های سه بعدی و دقیق می‌تواند برای دانشجویانی که معماری، طراحی و علوم پزشکی را دنبال می‌کنند نیز مفید باشد. آن‌ها می‌توانند به عنوان راه حلی برای دانش آموزان در به کارگیری دانش کتاب درسی در دنیای "واقعی" و کسب تجربه عمل کنند.

در سال ۲۰۱۷، دانشمندان دانشگاه مونیخ تکنیکی را برای به دست آوردن هولوگرام‌های سه بعدی با استفاده از فرستنده Wi-Fi توسعه دادند. این روش می‌تواند برای ایجاد تصاویر هولوگرافیک از زمین، ساختمان‌ها و سازه‌ها و در تأسیسات صنعتی خودکار برای ردیابی اجسام در حین حرکت آن‌ها استفاده شود. در هنگام بلایای طبیعی (مانند رانش زمین، زلزله و غیره) هولوگرام می‌تواند به عنوان یک منبع عالی برای کمک به متخصصان جستجو و نجات عمل کند. این فناوری می‌تواند به آن‌ها اجازه دهد تا به طور مجازی در اطراف ساختمان‌های فرو ریخته یا بهمن حرکت کنند و صد‌ها و هزاران فرد سرگردان را نجات دهند.

بسیاری از تکنیک‌های تشخیصی پزشکی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و اسکن‌های اولتراسوند یک تصویر صاف را روی صفحه کامپیوتر نمایش می‌دهند. این تصاویر مسطح چشم انداز محدودی را ارائه می‌دهند، اما پزشکان با استفاده از هولوگرافی می‌توانند به تصاویر هولوگرافی سه بعدی تمام رنگی و کامپیوتری دسترسی داشته باشند و به آن‌ها تصاویر پزشکی دقیقی از آنچه در بدن بیمارشان می‌گذرد، ارائه دهند. علاوه بر این، هولوگرام‌ها همچنین می‌توانند به متخصصان پزشکی اجازه دهند تا دسترسی خود را به مناطق دوردست گسترش دهند و به طور موثر با بیماران خود ارتباط برقرار کنند.

هر چند وقت یکبار، محققانی که در نقاط مختلف جهان کار می‌کنند، با پیشرفت‌های هیجان انگیز مرتبط با فناوری هولوگرام روبه‌رو می‌شوند. این یافته‌های جدید همچنین کاربرد‌های هولوگرام متعدد دیگری را در زمینه‌هایی مانند بازاریابی، تبلیغات، بانکداری، بازی و بخش‌های مختلف نشان می‌دهد. اگرچه این استفاده از هولوگرام‌ها هنوز به جریان اصلی تبدیل نشده، همه این پیشرفت‌ها به شدت نشان می‌دهد که دیر یا زود، هولوگرام‌ها در زمینه‌های بسیار متنوع تری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.