Αλήθειες με ολογράμματα, Truths with holograms

Ξέρεις τι είναι οι οπτικοί κλώνοι; Είναι ολογράμματα (ναι, σαν αυτά στο Star Wars), και μάλιστα έγχρωμα, και χρησιμοποιούνται για πρώτη φορά σε παγκόσμιο επίπεδο από το Ελληνικό Ινστιτούτο Ολογραφίας στο Βυζαντινό και Χριστιανικό Μουσείο της Αθήνας! Τα έγχρωμα ολογράμματα, που έχουν ληφθεί in situ (δηλαδή στο σημείο όπου βρίσκεται κανονικά το έκθεμα) με τη χρήση πρότυπων φορητών συστημάτων, εκτίθενται στους χώρους του μουσείου στη θέση των πρωτότυπων τεχνουργημάτων για την περίοδο που αυτά ταξιδεύουν σε άλλα μουσεία στο εξωτερικό. Η έγχρωμη αναλογική ολογραφία αποτελεί την πλέον ρεαλιστική μορφή τρισδιάστατης απεικόνισης αντικειμένων – άλλωστε δεν λέγονται τυχαία Οπτικοί Κλώνοι (Optoclones)- και η μέθοδος λήψης in situ με ειδική ολογραφική κάμερα του ΕΙΟ αποτελεί παγκόσμια πρωτιά, καθώς μέχρι τώρα τα εκθέματα μεταφέρονταν σε εργαστήρια για να φωτογραφηθούν. Να λοιπόν ένας λόγος για να πας στο Βυζαντινό Μουσείο αυτήν την περίοδο!

«Αυτή τη στιγμή με βρίσκεις σε ένα πείραμα στο εργαστήριο. Δεν έχω πολύ χρόνο, αν θες πέρνα από δω, στα Εξάρχεια είμαστε», είπε με κουρασμένη φωνή, αφήνοντας όμως ένα παραθυράκι για μια τηλεφωνική επικοινωνία στα γρήγορα. «Αν δεν περάσεις να δεις από κοντά…» συνέχισε να λέει (…). «Δεν είναι όπως αυτά που βλέπουμε στις ταινίες “Πόλεμος των Αστρων”, “Star Treck” και σε άλλα φιλμ. Αυτό είναι ογκομετρική απεικόνιση. Ακόμη και διάφορα οπτικά τρικ από τις αρχές του 19ου αιώνα έδιναν μια εικόνα ειδώλων που μπερδεύει και σήμερα. Εμείς μιλάμε για ολογράμματα».

Μια ακτίνα λέιζερ ελέγχεται από μια σειρά φακών και μικροσκοπικών διαφραγμάτων πριν φωτίσει τελικά το αντικείμενο. Σε μια φωτογραφία, οι αυξομειώσεις της έντασης του φωτός αποτυπώνονται πάνω στο φιλμ, ενώ το είδωλο σχηματίζεται από συνηθισμένα φωτεινά κύματα και είναι "δισδιάστατο". Στο ολόγραμμα χρειαζόμαστε ακτίνες laser, και όχι συνηθισμένο φως, καθώς επίσης δύο ομάδες ακτινών και όχι μία. Μια ομάδα ακτινών ανακλάται από το αντικείμενο και πέφτει πάνω στο φιλμ. Η δεύτερη ομάδα των ακτινών φτάνει στο φιλμ χωρίς να περάσει από το αντικείμενο. Στην περιοχή συνάντησης των δύο ομάδων δημιουργούνται κροσσοί συμβολής, που αποτυπώνονται πάνω στο φιλμ. Όταν κοιτάζουμε το ολόγραμμα, αυτοί οι κροσσοί δημιουργούν το τρισδιάστατο είδωλο.

Η σύντομη αυτή κουβέντα, με το φυσικό Ανδρέα Σαρακινό, επιστημονικό διευθυντή και επικεφαλής του Ελληνικού Ινστιτούτου Ολογραφίας (ιδρύθηκε το 1987) εξελίχθηκε σε αποστολή e-mail αυθημερόν, με ερωτήσεις και απαντήσεις για μία τεχνολογία που συνήθως τη συγχέουμε με άλλα πράγματα:

«Οι συσκευές και οι μέθοδοι που αναπτύξαμε μας τοποθετούν παγκοσμίως πρωτοπόρους στην καταγραφή έγχρωμων ολογραμμάτων, έξω από συνθήκες εργαστηρίου. Ένα από τα πρώτα έγχρωμα ολογράμματα που καταγράψαμε φιλοξενείται στην έκθεση ολογραμμάτων του ΜΙΤ. Έχουμε αναπτύξει ένα πρωτότυπο μεταφερόμενο σύστημα ολογραφίας (ZZZyclops) και μεθόδους ώστε να καταγράφονται έγχρωμα ολογράμματα in situ (εκεί ακριβώς όπου βρίσκονται), τα οποία λόγω της υψηλής πιστότητάς τους τα ονομάζουμε οπτικούς κλώνους (opto clones). Το Βυζαντινό Μουσείο της Αθήνας φιλοξενεί οπτικούς κλώνους, σε αντικατάσταση αντικειμένων, που βρίσκονται σε δανεισμό στο εξωτερικό. Καταγράφηκαν μέσα στο μουσείο με τα μεταφερόμενα συστήματα του ινστιτούτου μας».

Η ώθηση της ολογραφίας, η οποία ανακαλύφθηκε το 1948 από τον ουγγρικής καταγωγής Dennis Gabor, ήρθε από τον Ρώσο Denisyuk.

Ολογραφία ίσον όλος+γραφή, όπως είναι η ετυμολογία της έννοιας: «Τα αντικείμενα, καθώς αντανακλούν το φως το διαμορφώνουν, φορτώνοντας στις φωτεινές ακτίνες πληροφορίες για το σχήμα τους, τη θέση τους και το χρωματισμό τους. Οι πληροφορίες αυτές ταξιδεύουν με το φως και όταν συλλαμβάνονται από το σύστημα της όρασης μεταφράζονται στο οπτικό κέντρο του εγκεφάλου σε τρισδιάστατη αντίληψη του χώρου και των αντικειμένων. Όταν αναπαράγουμε πιστά στα φωτεινά κύματα, που καθιστούν ορατό ένα αντικείμενο, όλο το πλήθος των οπτικών πληροφοριών, η αντίληψη που θα δημιουργηθεί θα είναι πανομοιότυπη με το πραγματικό αντικείμενο. Το αντικείμενο θα είναι εκεί, χωρίς πραγματικά να υπάρχει. Ένα ολόγραμμα είναι μια μόνιμη φωτογραφική κωδικοποίηση του φωτός, όπως το αντανακλά ένα αντικείμενο κατά τη στιγμή της ολογράφησης. Με τον τρόπο αυτό ο θεατής αντιλαμβάνεται το φως από το ολόγραμμα σαν το πραγματικό αντικείμενο».

Το «μαγικό» είναι ότι ένα ολόγραμμα αναπαράγει πλήρως τις ανακλάσεις και τις σκιές του φωτός πάνω στα αντικείμενα και οι ανακλάσεις και οι σκιές μετακινούνται όπως πάνω στα πραγματικά αντικείμενα όταν ο θεατής αλλάζει θέση. Σε ένα ολόγραμμα μπορούμε να περιεργαστούμε ένα αντικείμενο από διάφορες θέσεις, η δε υφή των επιφανειών και των υλικών αποδίδεται με υπερρεαλιστικό τρόπο».

Η ολογραφία απαιτεί για την καταγραφή του ολογράμματος: «Τη χρήση ακτίνων λέιζερ, καθώς και τον πλήρη έλεγχο των συνθηκών κάτω από τις οποίες γίνεται η ολογράφηση. Στο παρελθόν στα ολογραφικά εργαστήρια η όλη διαδικασία γινόταν πάνω σε αντικραδασμικά τραπέζια, πολλών εκατοντάδων κιλών, και τα ολογράμματα ήταν μονόχρωμα. Τα αντικείμενα προς ολογράφηση έπρεπε να μεταφερθούν στο ολογραφικό εργαστήριο. Το Ελληνικό Ινστιτούτο Ολογραφίας με ίδια μέσα ανέπτυξε το πρωτότυπο μεταφερόμενο σύστημα για καταγραφή έγχρωμων ολογραμμάτων στην κατάσταση in situ».

Δεν πρέπει να συγχέουμε διάφορα είδη προβολών με τα ολογράμματα: «Πολλές φορές αναφέρονται σαν τέτοια είδη προβολών σε ημιδιαφανείς οθόνες ή είδωλα που σχηματίζονται με τη βοήθεια κατόπτρων. Αυτές οι τεχνικές είναι αναβίωση οπτικών τρικ που χρονολογούνται από το 1800. Ανάλογου αποτελέσματος είναι και οι βιντεοπροβολές σε διαφανείς οθόνες, όπως του Michael Jackson Hologram στο Billboard Music Awards 2014 ή του ράπερ Tupac. Κινηματογραφικό τρικ ήταν και η princess Leila στο Star Wars. Στις τεχνικές περιλαμβάνεται και η προβολή 3D computer graphics με τη χρήση κατόπτρων ή αυτοστερεοσκοπικών οθονών». Όλα αυτά δεν είναι ολογράμματα.

Οι εφαρμογές τους είναι πολλές, λέει ο επιστημονικός διευθυντής του ΕΙΟ. Για παράδειγμα, με τη μέθοδο της ολογραφίας κατασκευάζονται: ολογράμματα που λειτουργούν σαν οθόνες προβολής με ειδικές ιδιότητες ή σαν διορθωτικά στοιχεία σε οπτικά συστήματα, ολογράμματα-αντίγραφα που προσφέρουν στους μελετητές της πολιτιστικής κληρονομιάς τη δυνατότητα να επεξεργαστούν από κοντά «αντικείμενα» χωρίς προβλήματα ασφαλείας των πρωτοτύπων. Το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ στην Κρήτη έχει αναπτύξει πρωτότυπο σύστημα ολογραφικού, μη καταστρεπτικού ελέγχου για έργα τέχνης. Επίσης μέσα από ολογραφικά συστήματα μπορούν να εντοπιστούν αστοχίες υλικών ή κατασκευαστικά λάθη, κάτω από την επιφάνεια αντικειμένων, χωρίς να γίνει επέμβαση στο αντικείμενο. Τέτοια συστήματα χρησιμοποιούνται στον έλεγχο των τροχών των αεροσκαφών. Οι πιστωτικές κάρτες έχουν ολογράμματα γνησιότητας. Τα barcode readers έχουν ολογραφικό οπτικό στοιχείο για να διαβάζεται εύκολα ο κωδικός. Εξάλλου η «ολογραφική αρχή» έχει οδηγήσει σε ολογραφικές θεωρίες «ως προς τη δομή του σύμπαντος και αποτελεί βασική υπόθεση της κβαντικής θερμοδυναμικής για τη συμπεριφορά μιας μαύρης τρύπας».

Microscopic particles can be held and moved with laser beams called optical tweezers. This technology has recently undergone a revolution with the addition of spatial light modulators (SLMs) — computer-controlled holograms — to the beam path. These turn optical tweezers into very versatile micro-manipulation tools. We are part of this revolution, extending the possibilities of 3D optical manipulation

Διεθνώς υπάρχει μεγάλη δραστηριότητα στον τομέα της ψηφιακής ολογραφίας σε πολλά ερευνητικά κέντρα, όπως το Media lab του ΜΙΤ, με σκοπό τη δημιουργία συστημάτων για την προβολή (σε πραγματικό χρόνο) κινούμενων ολογραμμάτων. «Τα συστήματα αυτά, όταν εξελιχθούν, θα βρουν πλήθος εφαρμογών, όπως π.χ. στη χειρουργική, όπου η τρισδιάστατη απεικόνιση παίζει σημαντικό ρόλο. Απέχει όμως χρονικά πολύ η εμφάνιση συστημάτων ψηφιακής ολογραφίας που θα μπορεί να συναγωνιστεί την ποιότητα και αληθοφάνεια των αναλογικών ολογραμμάτων». Σύντομα πάντως αναμένονται τα ολογραφικά optical tweezers (οπτικά νυστέρια) για καλύτερο χειρισμό DNA στη γενετική μηχανική.

Πηγή: www.enet.gr