他們拍下了光的慢動作,可能會刷新你的世界觀

攝影 麻省理工學院 相對論 愛因斯坦 相機 徜徉在宇宙間 2018-12-16


他們拍下了光的慢動作,可能會刷新你的世界觀



麻省理工學院的電子工程教授哈羅德·金頓(Harold Eugene “Doc” Edgerton)早在1964年的時候,就利用每秒100萬幀的高速相機拍攝了子彈打穿一個蘋果的照片。

但是50年後,人類,具體來說是麻省理工學院媒體實驗室的 Ramesh Raskar 的團隊創造出了每秒可以拍攝一萬億張照片的相機,比金頓的還快100萬倍。

這就是飛秒攝影技術(femto-photography)的誕生。

你或許會想,這麼快的攝像技術有什麼用?

用處可大了。比如,可以看清光的運動。

有了飛秒攝影技術,雖然光速依然不變,但是它的運動不再能超出人眼的分辨範圍。

就像來到房間裡打開一盞燈的時候,我們可以看到光先照亮哪裡,然後再照亮哪裡。換言之,光的速度在我們的眼中被“放慢”了。

一起來看看,用飛秒攝影技術拍攝到的光影運動影像。

如果製造一個持續幾飛秒(10−15秒)的激光,那麼我們就可以創造出一道像子彈一樣的激光束。這道激光當然是以光速運動的,它的速度是普通子彈的100萬倍。

現在用這道激光子彈去射這個可樂瓶,我們會看到什麼呢?


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更精緻的畫面——


好吧,你剛剛看到的這整個畫面,發生過程不超過1納秒。

我們看到的,是經過100億倍稀釋後的時間。如果我們用的是普通的子彈來重複這個實驗,那麼我們要花一整年的時間,才能看到子彈從可樂瓶底部移動到瓶口。


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而我們看到的光輝,實際上是散射的光,它們不再沿著原來的路線前進,反而進入了我們的眼睛裡(也就是鏡頭裡)。當這粒光線子彈射到可樂蓋上的時候,這個現象尤其明顯,因為有許多光子無法穿越瓶蓋,被強行分散了。

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因為水瓶上部有氣體,你可以看到光在那裡彈跳,漣漪倒映在了桌子上。

Raskar 提示,當他的團隊仔細地查看瓶口的光形成的波紋的時候,發現這些漣漪正在離我們遠去。這不太對啊,光線不是應該朝著我們前進嗎?


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Raskar 解釋道,因為這種攝影技術已經接近“與光同行”,因此在某些時刻,相機拍攝到的事件“穿越”了,後發生的事件被提前曝光。利用相對論對扭曲的時空進行矯正,我們就可以重新得到時間順序正常的影像。

愛因斯坦會愛上這種攝影技術的。

再看一看,用飛秒攝影技術拍攝的靜物。


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