هولوگرام‌ها؛ آیا بی‌نقص‌ترین تصویر ساخت بشر است؟

جزئیات چهره مارتین اسکورسیزی او را میخکوب کرده بود. تمام منفذهای پوست وهر تار مو قابل مشاهده بودند.

هولوگرافری به نام مارتین ریچاردسون شش هولوگرام یا تصویر سه‌بعدی از این کارگردان مشهور ساخته بود. یکی از آنها که بی‌نهایت جزئیات را نشان می‌داد، باعث شد احساس کند اسکورسیزی دوباره در اتاق حضور دارد.

ریچاردسون ساعت‌ها روی آن کار کرده بود و دید هولوگرام حتی ذره‌‌های غبار در هوا بین اسکورسیزی و بیننده را ثبت کرده است. توهمی بی‌نقص که از نور ساخته شده. در یک لحظه کوتاه، اما برای همیشه ثبت شده.

ریچاردسون که چند دهه صرف تکمیل روش‌هایش کرده می‌گوید: «این یک هنر اعتیادآور است.» به گفته او، بهترین نمونه‌ها «لرزه به اندام انسان می‌اندازند».

برای درک هولوگرام باید تشخیص دهیم چه تصویری هولوگرام نیست. تصویر پرنسس لیا در جنگ ستارگان، وقتی که با التماس درخواست کمک می‌کند، هولوگرام واقعی نیست. همان‌طور که ترفندهای روی صحنه برای نمایش تصویر شفاف خوانندگان پاپ در برابر تماشاگران هم هولوگرام نیستند.

امواج تداخلی

هولوگرام تصاویر سه‌ بعدی هستند که با ثبت چیزی به نام «الگوی تداخل» ساخته می‌شوند. مثل وقتی که دو جبهه موج آب در یک ظرف به هم می‌رسند. با این تفاوت که الگوهای تداخلی که توسط میلیون‌ها پرتو نور ایجاد می‌شوند، بسیار پیچیده‌تر از این هستند.

به صورت شگفت‌انگیزی، اگر الگوی تداخل نور را روی فیلم عکاسی ثبت کنیم و دوباره نور تازه‌ای روی آن بتابانیم، می‌توانیم جبهه موج نوری را که از شی بازتاب شده، کاملا بازسازی کنیم.

افراد از هولوگرافی برای خلق آثار هنری شگفت‌انگیز، بررسی نقص‌های ریز در مصالح ساختمانی و حتی ساخت عینک‌های واقعیت افزوده استفاده کرده‌اند.

داستان هولوگرام‌ها، روایتی از خلاقیت خارق‌العاده است.

لیزرها نور منسجم می‌دهند

در دهه ۱۹۴۰، فیزیکدان مجار–بریتانیایی «دنیس گابور» به دنبال راهی برای گرفتن تصاویر دقیق از چیزهای بسیار کوچک بود.

او شیفته میکروسکوپ الکترونی بود که به جای نور از پرتوهای الکترون استفاده می‌کرد. او که به دنبال توسعه این مدل فناوری بود، اصل مهمی از هولوگرافی را مطرح کرد: اینکه بازسازی جبهه موج امکان‌پذیر. یعنی بازسازی تمام پیچیدگی موج‌های الکترون یا موج‌های نوری که از یک جسم بازتاب داده می‌شوند.

گابور نشان داد این کار شدنی است، اما مشکلاتی هم وجود داشت: او به منبعی ازموج‌های هم‌دوس (منسجم) نیاز داشت. موج‌هایی که فراز و فرودهایشان هماهنگ باشد. پرتوهای الکترونی منسجم در دهه ۱۹۴۰ وجود داشت، اما منبعی برای تولید نورمنسجم وجود نداشت. تا اینکه لیزرها در دهه ۱۹۶۰ اختراع شدند.

با استفاده از لیزر، افراد دیگری توانستند اولین هولوگرام‌هایی را بسازند که ما هم می‌توانیم آن‌ها را ببینیم و تشخیص دهیم.

اما تنها گابور بود که در سال ۱۹۷۱ به خاطر کارش جایزه نوبل فیزیک گرفت.

هولوگرام‌ها می‌توانند شگفت‌انگیز باشند.

هنرمند کانادایی «ناتالی لوگان» از روزی می‌گوید که یکی از استادان دانشگاه، نمونه‌های هولوگرام را سر کلاس نشان می‌داد. هر کدام عمق و جزئیات متفاوتی داشتند. یکی از آن‌ها، هولوگرام یک سرباز اسباب‌بازی بود که آن‌قدر واقعی به نظر می‌رسید که لوگان فکر کرد استاد دارد با دانشجوها شوخی می‌کند؛ انگاریک شیء سه‌بعدی واقعی جلویشان گذاشته‌اند.

امروز او خودش هولوگرام می‌سازد. مجموعه‌ای از آثارش با نام «نور به دام افتاده» هولوگرام‌هایی رنگی با شکل‌های عجیب و رویایی را نمایش می‌دهد.

او می‌گوید: «هولوگرام را مثل یک ظرف می‌بینم. در واقع تو همان کاری را دوباره منتشرمی‌کنی که نور در آن لحظه انجام داده بود.»

ساخت هولوگرام سخت است.

مثلا برای ساخت هولوگرام یک دایناسور اسباب‌بازی، هولوگرافر از فیلم هولوگرافیک، یک لیزر، دستگاهی برای پهن کردن پرتو و یک تقسیم‌کننده پرتو استفاده می‌کند.

یکی از پرتوهای لیزر به دایناسور می‌تابد و دیگری خالص باقی می‌ماند. سپس هر دو پرتو روی فیلم ضبط‌ شونده دوباره به هم می‌رسند و الگوی تداخلی می‌سازند.

هولوگرام‌های کارت بانکی

الگوی تداخل ثبت‌شده روی فیلم، قله‌ها و دره‌های نور بازتاب‌شده از شیء را نشان می‌دهد. چشم انسان فقط هرج ‌ومرجی از نور می‌بیند.

اما اگر لیزر روی این الگو بتابد، پیچیدگی‌ها و انحناهای نور آن را در جهات مختلف پراکنده می‌کند و جبهه موج اصلی بازتاب‌شده از شیء دوباره ظاهر می‌شود.

چرا؟ چون فقط شدت نور ثبت نشده، بلکه فاز نور هم ضبط شده است. یعنی اینکه موج‌های نور هنگام برخورد با جسم، هماهنگ مانده‌اند یا از هماهنگی خارج شده‌اند. این همان ترفند هولوگرافی است.

در قرن بیستم، مهندسان از فناوری هولوگرافی برای ثبت ویژگی‌های مواد استفاده کردند.

اگر بخواهید بدانید تیرآهن فولادی تغییر شکل یافته یا نه، می‌توانید یک هولوگرام دقیق از آن بگیرید. بعد از مدتی یک هولوگرام دیگر بگیرید و دو تصویر را روی هم بیندازید. این روش را می‌توان از لمینیت‌های دندان تا پره‌های توربین موتور جت به کار برد.

هولوگرام‌های رنگین‌کمانی یا برجسته که کپی‌کردنشان سخت است، به ویژگی‌های امنیتی کارت‌های بانکی اضافه شده‌اند.

شرکت‌ها همچنین استفاده از هولوگرام برای ذخیره داده را بررسی کرده‌اند. گرچه این ایده موفق نشده، اما شاید روزی هولوگرام جایگزین نوارهای مغناطیسی شود.

تصویری بدون نقص

پژوهش بر پایه اصول هولوگرافی همچنان ادامه دارد.

عینک‌های واقعیت افزوده (ای-آر) از عناصر نوری هولوگرافیک (اچ-او-ای-اس) استفاده می‌کنند. این فناوری می‌تواند تصاویر سه‌بعدی زنده را جلوی چشم کاربر ایجاد کند و دستگاه‌های (ای-آر) کوچک‌تر و کارآمدتری بسازد.

مسعود منصوری‌پور، در دانشگاه آریزونا می‌گوید: «شما می‌توانید تصویری را روی دنیای واقعی بیندازید.»

«شان جانستون»، استاد بازنشسته دانشگاه گلاسگو می‌گوید: هولوگرافی همیشه بیش از اندازه تبلیغ و فروخته شده است. اما او می‌پذیرد بهترین هولوگرام‌ها را می‌توان نزدیک‌ترین چیز به بی‌نقص‌ترین تصویرسازی تاریخ دانست.

این مطلب با همکاری مرکز ترویج جایزه نوبل و بی‌بی‌سی تهیه شده است.