ألهمنا "دوك ادغرتون" بالرهبة والفضول
بهذه الصورة لرصاصة تخترق تفاحة
وبتعرض للضوء بجزء من مليون من الثانية فقط.
ولكن الآن، وبعد 50 عاماً يمكننا الذهاب أسرع بمليون مرة
وأن نرى العالم ليس بسرعة مليون
أو مليار
ولكن تريليون إطار في الثانية.
أقدم لكم نوعاً جديداً من التصوير
تصوير فيمتو (Femto)
تقنية تصوير جديدة وسريعة لدرجة
أنه يمكنها إنشاء فيديوهات بطيئة لضوء يتحرك.
وبذلك، يمكننا صنع آلات تصوير
يمكنها النظر حول الزوايا
خارج إطار الرؤية
أو النظر داخل أجسادنا دون أشعة سينية
وأن تتحدى تعريفنا لآلة التصوير فعلاً.
الآن إذا أخذت مؤشر ليزر، وقمت بتشغيله وإيقاف تشغيله
في جزء من التريليون من الثانية --
وهي فيمتوثوان معدودة --
سأقوم بإنشاء حزمة من الفوتونات
بالكاد بعرض ملليمتر واحد
وتلك الحزمة من الفوتونات، -تلك الرصاصة-
سوف تسير بسرعة الضوء
ومرة أخرى، مليون مرة أسرع من رصاصة عادية.
إن أخذت تلك الرصاصة، وأخذت هذه الحزمة من الفوتونات
وأطلقتها داخل هذه الزجاجة
كيف ستتبعثر تلك الفوتونات في هذه الزجاجة؟
كيف يبدو الضوء بالعرض البطيء؟
الآن، هذا الحدث كله -- (تصفيق)
(تصفيق)
الآن، تذكر أن هذا الحدث كله
يجري فعلياً في أقل من نانو ثانية.
— ذلك مقدار الوقت الذي يستغرقه الضوء للعبور —
ولكنني سأقوم بإبطاء هذا الفيديو بمقدار 10 مليارات مرة
حيث يمكنك أن ترى النور يتحرك.
بالمناسبة شركة كوكا كولا لم تدعم هذا البحث. (ضحك)
الآن، هناك الكثير يحدث في هذا الفيلم
لذا دعوني اشرحه لكم وأريكم ما الذي يحدث.
حسناا، تدخل النبضة الضوئية الزجاجة (الرصاصة في حالة التفاحة)
مع حزمة من الفوتونات التي تبدأ في المرور عبرها
وتبدأ في التبعثر داخلها.
يتسرب بعض من الضوء ويسير على الطاولة
وتبدأ في رؤية هذه التموجات الضوئية.
العديد من الفوتونات تصل في نهاية المطاف إلى الغطاء
ومن ثم تتبعثر في اتجاهات مختلفة.
كما ترون، هناك فقاعة هواء
وهي ترتد في الداخل.
وفي الوقت نفسه، تنتشر الموجات الضوئية على الطاولة
وبسبب الانعكاسات في الأعلى
تشاهد في الجزء الخلفي من القنينة، بعد عدة لقطات
انعكاسات الأمواج الضوئية بشكل مركز.
الآن، إذا أخذت رصاصة عادية
وجعلتها تقطع نفس المسافة وأبطأت الفيديو
مرة أخرى بمقدار 10 مليارات مرة، هل تعلم
كم من الوقت سيكون عليك الجلوس هنا لمشاهدة هذا الفيلم؟
يوم ، أسبوع؟ في الواقع، سنة كاملة.
سيكون فيلما مملا للغاية — (ضحك) —
لرصاصة عادية تتحرك ببطئ.
وماذا عن تصوير العناصرالمليئة بالحية؟
يمكنكم مجددا مشاهدة التموجات تعبر مرور الكرام على الطاولة
الطماطم والجدار في الخلف.
إنها مثل رمي حجر في بركة الماء.
اعتقدت أنه بهذه الطريقة ترسم الطبيعة لوحتها
إطار فيمتو واحد في كل مرة
ولكن بالطبع أعيننا ترى المشهد كمركب متكامل.
ولكن إذا نظرتم إلى هذه الطماطم مرة أخرى
سنلاحظ أنه مع مرور الضوء عبر الطماطم
أنها ستستمر في التوهج. ولا تعود للظلام.
لماذا ذلك؟ لأن الطماطم ناضجة فعلاً
والضوء يرتدّ داخل الطماطم
ويخرج بعد عدة أجزاء من التريليون من الثانية.
لهذا في المستقبل، عندما تكون آلة تصوير الفيمتو هذه
في آلة تصوير هاتفك
قد تكون قادرا على الذهاب إلى سوق الخضار
والتحقق مما إذا كانت الثمرة ناضجة دون لمسها فعليًا.
اذاً كيف قام فريق في MIT (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) بإنشاء آلة التصوير هذه؟
كمصورين ، كما تعلمون
أنه إذا أخذتم صورة بتعرض قصير للضوء ، ستحصل على القليل جداً من الضوء
لكننا سنذهب بشكل أسرع بمليار مرة
من أقصر تعرض للضوء
وبالتالي فبالكاد سنحصل على أي ضوء.
لذا، ما سنفعله هو أن نرسل تلك الرصاصة
تلك الحزمة من الفوتونات، ملايين المرات
مع اجراء تزامن ذكي جداَ ونسجل النتائج مرارا وتكرارا
ومن الغيغابايتات الناتجة من البيانات
فأننا ننسجها معاَ بشكل حسابي
لإنشاء تلك الفيديوهات بتقنية الفيمتو كالتي عرضتها عليكم.
ويمكننا أن نأخذ كل تلك البيانات الخام
ونتعامل معها بطرق مثيرة جداً للاهتمام.
مثلا، يمكن لسوبرمان أن يطير.
بعض الأبطال الخارقين الآخرين يمكنهم أن يصبحوا غير مرئيين
ولكن ماذا عن قوة جديدة للأبطال الخارقين المستقبليين:
الرؤية حول الزوايا؟
الفكرة أنه يمكن تسليط بعض الضوء على الباب
الذي سوف يرتد ويذهب إلى داخل الغرفة
بعضه سينعكس رجوعاً على الباب
ومن ثم رجوعاً إلى آلة التصوير
ويمكن أن نستغل هذه الارتدادات المتعددة للضوء.
ذلك ليس من الخيال العلمي. لقد بنيناه فعلا.
على اليسار، ترى آلة تصوير الفمتو الخاصة بنا.
وهناك تمثال مخفي وراء حائط
وسنقوم بجعل الضوء يرتد عن الباب.
بعد نشر بحثنا العلمي
في مجلة نايتشر للاتصالات
تم إبرازه على موقع (Nature.com)
قاموا بإنشاء هذه الرسوم المتحركة.
(موسيقى)
سنطلق رصاصات الضوء تلك
وستضرب هذا الجدار
وبسبب حزمة الفوتونات
ستتبعثر في كل الاتجاهات
وبعضها سوف تصل إلى تمثالنا الخفي
والذي بدوره سيبعثر ذلك الضوء مجدداً
ومرة أخرى سيقوم الباب بدوره بعكس
بعض من ذلك الضوء المبعثر
وجزء صغير من الفوتونات سيقوم بالفعل
بالعودة إلى آلة التصوير، ولكن بشكل أكثر إثارة للاهتمام
ستصل جميعها في أوقات مختلفة قليلا.
(موسيقى)
ونظراَ أنه لدينا آلة تصوير يمكن أن تعمل بسرعة كبيرة
آلة تصوير الفيمتو هذه لديها بعض القدرات الفريدة من نوعها.
حيث انها تتميز بدقتها الزمنية الجيدة جداً
ويمكن أن ترى العالم بسرعة الضوء.
وبهذه الطريقة، بالتأكيد لن نعرف المسافات إلى الباب فحسب
ولكن أيضا للأجسام المخفية أيضاً
ولكن لا نعرف أي نقطة تطابق
أي مسافة.
(موسيقى)
بتسليط ليزر واحد، يمكن أن نسجل صورة خام واحدة
وننظر إلى الشاشة ولا نفهم شيئا منها
ولكننا سنلتقط الكثير من أمثال هذه الصور
والعشرات من مثل هذه الصور ونضعها معاً
ونحاول تحليل الارتدادات المختلفة للضوء
وبعد ذلك، هل يمكننا أن نرى الجسم الخفي؟
هل يمكننا أن نراه بأبعاده الثلاثة؟
وهذه هي إعادة التشكيل. (موسيقى)
(موسيقى)
(موسيقى) (تصفيق)
لا يزال أمامنا طريق طويل قبل أخذ هذا
خارج المختبر إلى الحياة العملية ولكن في المستقبل
يمكن أن ننشئ سيارات تتجنب التصادم
مع ما هو خلف المنعطف
أو يمكننا أن ننظر للناجين في ظروف محفوفة بالمخاطر
بالنظر إلى الضوء المنعكس من خلال النوافذ المفتوحة
أو يمكننا أن نبني مناظير يمكنها النظر
بعمق داخل الجسم الموجود حول الممرات المغلقة
وكمناظير لباطن القلب.
ولكن بالطبع، بسبب الأنسجة والدم
يعد هذا تحدٍ كبير، لذا هذه دعوة
للعلماء لبدء التفكير في تصوير الفيمتو
كنمط تصوير جديد لحل
الجيل القادم من مشاكل التصوير الصحي.
الآن، مثل العالم (Doc Edgerton)
العلم أصبح فنا، فن للتصوير فائق السرعة
وأنا أدرك أن كل الغيغابايتات من البيانات
التي نجمعها كل مرة
ليست فقط تصويراً لغايات علمية ولكن يمكننا كذلك القيام
بنموذج جديد للتصوير الحسابي
مع تمرير الزمن والترميز اللوني
مع النظر إلى تلك التموجات الضوئية.
تذكر أن الفترة الزمنية بين كل من تلك التموجات هي فقط
أجزاء قليلة من الترليون من الثانية.
لكن هناك أيضا شيء مضحك يحدث هنا.
عندما ننظر إلى التموجات تحت غطاء القنينة
إن التموجات تتجه بعيداً عنا.
ينبغي أن تكون التموجات تتحرك نحونا.
ما الذي يحدث هنا؟
كما تبين، نظراً لأننا تقوم بتسجيله
تقريبا بسرعة الضوء
لدينا آثار غريبة
وكان أينشتاين ليحب رؤية هذه الصورة.
الترتيب الذي تجري عليه الأحداث في العالم
يظهر على آلة التصوير أحيانا بالترتيب العكسي
وبالتالي بتطبيق اﻻعوجاج الزمني والمكاني الموافق
يمكننا تصحيح هذا التشويه.
بالتالي في حال كانت لغاية التصوير حول الزوايا
أو إنشاء الجيل المقبل من التصوير الصحي
أو خلق تصورات جديدة.
منذ اختراعنا هذا ,قمنا بجعل المحتوى مفتوحاً
كافة البيانات والتفاصيل على موقعنا على شبكة الإنترنت، وأملنا
في أن تقوم مجتمعات DIY "اصنعها بنفسك "، والمجتمعات البحثية والإبداعية
أنه يجب أن نتوقف عن الاحساس بالهوس حول
مقدار الميغابكسل في آلات التصوير — (ضحك) —
ونبدأ بالتركيز على البعد القادم في التصوير.
فقد حان الوقت. شكرا لكم. (تصفيق)
(تصفيق)