holografia: hyödyllisempi tosielämässä kuin tieteiskirjallisuudessa

holografia täyttää 70 vuotta, sillä unkarilainen fyysikko ja keksijä Dennis Gabor (5.kesäkuuta 1900 – 9. helmikuuta 1979) esitteli sen yleisölle vuonna 1947. Gabor pyrki parantamaan elektronimikroskoopin resoluutiota ja määritelmää; sen sijaan hän kehitti uuden tekniikan kuvien luomiseen. Ehkä meitä ei ole koskaan kiehtonut niin paljon kuin silloin, kun R2D2 projisoi prinsessa Leian hologrammin Star Warsiin, mutta juuri holografian vähemmän mielikuvitukselliset käyttötavat helpottavat arkea.

Nobel-palkittu keksintö, joka syntyi epäonnistumisesta

huhtikuun alussa 1947 Dennis Gabor oli jo jonkin aikaa miettinyt, miten elektronimikroskoopin erottelukykyä ja määritelmää voitaisiin parantaa, kun hän keksi uuden kuvantamisprosessin, jota hän kutsui holografiaksi, joka on johdettu kreikan sanasta “holos”, joka tarkoittaa täydellistä. Gabor nimesi uuden keksintönsä näin, koska se meni pidemmälle kuin tavanomainen valokuvaus, joka tallentaa vain yhden kohteen näkökulmista. Holografinen kuva tallentaa myös kolmiulotteisen informaationsa.

Gaborin suunnittelemassa monimutkaisessa menetelmässä on kaksi vaihetta: ensimmäinen on kohteen kuvan kiinnittäminen valokuvauslevylle tietyllä tavalla ja toinen levyn valaiseminen sen kehityttyä. Gabor ei onnistunut alkuperäisessä tarkoituksessaan, joka oli parantaa elektronimikroskoopin kuvia, mutta tästä pienestä epäonnistumisesta syntyi hänen suuri menestyksensä—uusi menetelmä todellisuuden kuvaamiseksi.

vuonna 1948 hän teki ensimmäisen hologrammin, jossa oli elohopealampun säteilemää valoa. Kappale oli pieni pyöreä, halkaisijaltaan lähes puolitoista millimetriä oleva liukumäki, joka sisälsi fyysikoiden Huygensin, Youngin ja Fresnelin nimet. Tuo yritys oli hyvin alkeellinen, mutta se loi perustan holografialle. Dennis Gabor sai vuonna 1971 Nobelin fysiikanpalkinnon holografisen menetelmän keksimisestä ja kehittämisestä.

laserin saapuminen

ensimmäisten laserien valmistus, joka keksittiin vasta 1960-luvulla, mahdollisti Gaborin holografisen menetelmän täydellisyyden, melko karkean, koska sen synnyttänyt valo ei ollut kovin voimakas. Ensimmäiset hologrammit, jotka esittivät tarkoin määriteltyä kolmiulotteista kohdetta, tulivat yhdysvaltalaisten fyysikoiden Emmett Leithin ja Juris Upatnieksin sekä neuvostoliittolaisen fyysikon Juri Denisyukin käsistä.

järjestelmä, jota nämä fyysikot käyttivät hologrammien tekemiseen, valaistiin ensin lasersäteellä, esineellä, jonka kuvan he halusivat tallentaa. Sitten he asettivat valokuvauslevyn, joka sai laservalon ohitettuaan kohteen. Levyn kehittämisen jälkeen saatu kuva tunnetaan hapsukuviona, ja oikein valaistuna se synnyttää hologrammin.

käytännön käyttötarkoitukset

holografia on erittäin tehokas väline erittäin tarkkojen mittausten suorittamiseen. Kun kohde valaistaan, sen ohituksen jälkeen näkyviin tuleva valonsäteiden kuvio, joka voidaan poimia valokuvauslevylle, on ainutlaatuinen, kuten sormenjälki. Jos haluat nähdä, onko jokin esine muuttunut, on mahdollista kaapata, että kuvio (kutsutaan aaltorintama)eri aikoina ja vertailla niitä. Näin voidaan hyvin tarkasti määrittää, onko jollakin kappaleella tapahtunut muodonmuutoksia, vaikka muutokset olisivat yhtä pieniä kuin käytetyn valon aallonpituus.

hologrammeja on hyvin vaikea falsifioida, koska on lähes mahdotonta saada samaa aaltorintamaa jostakin, jos se ei ole osa samaa esinettä ja jos myös koko hologrammin tekemiseen käytetty prosessi ei ole sama. Siksi sitä käytetään turvatoimissa, kuten seteleissä ja todistuksissa olevia pieniä hologrammeja. Viiden euron setelin etupuolella, hopeanauhassa oikealla puolella on Euroopan hologrammi (hahmo kreikkalaisesta mytologiasta), € – tunnus, ikkuna ja setelin arvo. Bändi hankaloittaa väärentäjien asioita.

taiteelliset kuvat

jotkut museot käyttävät hologrammeja herkistä ja arvokkaista esineistä alkuperäisteosten korvikkeena. Näin käy Lindowin miehelle, 2300 vuotta vanhalle muumiolle, joka on hyvin säilynyt Lontoon British Museumin kammiossa, kun sen hologrammi esitellään sekä yleisölle että sitä tutkiville tutkijoille.

holografia on esiintynyt myös elokuvissa joissakin kuuluisissa jaksoissa. Esimerkki nähdään jaksossa “Paluu tulevaisuuteen II”, Kun Marty McFly katselee “Tappajahai 19” – elokuvan mainosjulistetta ja yhtäkkiä hai herää henkiin ja hyökkää hänen kimppuunsa. 3D-laserhologrammit ovat epäilemättä näyttävimpiä.

tulevaisuuden holografia

nykyisistä holografiaan liittyvistä projekteista ehkä odotetuin on 3D-tekniikalla varustetun television kehittäminen ilman silmälaseja. Nykyään matkapuhelinten videoneuvottelut ovat jättäneet “Tähtien sodan” hologrammijärjestelmän vanhentuneeksi viestittelyä varten. Holografinen teknologia voisi kuitenkin saada 3D-television nousemaan ilmaan ohittaen lasien käytön.

muita holografian sovelluksia, joita on tulossa, ovat henkilökohtaisten hologrammien luominen tai tunnettavissa olevien antennihologrammien kehittäminen. Antennituntuvien hologrammien tekniikka toimii Tokion yliopistossa kehitetyn laitteen ansiosta. Sen lisäksi, että nämä hologrammit sallivat ilmassa leijuvan kohteen havainnoimisen kolmessa ulottuvuudessa, ne luovat myös illuusion siitä, että ne voivat koskettaa sitä.

Muutammeko todellisen maailman holografiseksi maailmaksi? Voimmeko lähettää hologrammimme töihin? Joka tapauksessa näyttää siltä, että holografia valaisee varmasti tulevaisuuttamme.