|
麻省理工学院的电子工程教授哈罗德·金顿（Harold Eugene “Doc” Edgerton）早在1964年的时候，就利用每秒100万帧的高速相机拍摄了子弹打穿一个苹果的照片。 但是50年后，人类，具体来说是麻省理工学院媒体实验室的 Ramesh Raskar 的团队创造出了每秒可以拍摄一万亿张照片的相机，比金顿的还快100万倍。 这就是飞秒摄影技术（femto-photography）的诞生。 你或许会想，这么快的摄像技术有什么用？ 用处可大了。比如，可以看清光的运动。 有了飞秒摄影技术，虽然光速依然不变，但是它的运动不再能超出人眼的分辨范围。 就像来到房间里打开一盏灯的时候，我们可以看到光先照亮哪里，然后再照亮哪里。换言之，光的速度在我们的眼中被“放慢”了。 一起来看看，用飞秒摄影技术拍摄到的光影运动影像。 如果制造一个持续几飞秒（10−15秒）的激光，那么我们就可以创造出一道像子弹一样的激光束。这道激光当然是以光速运动的，它的速度是普通子弹的100万倍。 现在用这道激光子弹去射这个可乐瓶，我们会看到什么呢？ 更精致的画面——
好吧，你刚刚看到的这整个画面，发生过程不超过1纳秒（10−9秒）。 我们看到的，是经过100亿倍稀释后的时间。如果我们用的是普通的子弹来重复这个实验，那么我们要花一整年的时间，才能看到子弹从可乐瓶底部移动到瓶口。 而我们看到的光辉，实际上是散射的光，它们不再沿着原来的路线前进，反而进入了我们的眼睛里（也就是镜头里）。当这粒光线子弹射到可乐盖上的时候，这个现象尤其明显，因为有许多光子无法穿越瓶盖，被强行分散了。 因为水瓶上部有气体，你可以看到光在那里弹跳，涟漪倒映在了桌子上。 Raskar 提示，当他的团队仔细地查看瓶口的光形成的波纹的时候，发现这些涟漪正在离我们远去。这不太对啊，光线不是应该朝着我们前进吗？ Raskar 解释道，因为这种摄影技术已经接近“与光同行”，因此在某些时刻，相机拍摄到的事件“穿越”了，后发生的事件被提前曝光。利用相对论对扭曲的时空进行矫正，我们就可以重新得到时间顺序正常的影像。 爱因斯坦会爱上这种摄影技术的。 再看一看，用飞秒摄影技术拍摄的静物。 更精致的画面——
你可以明显地观察到，光就像水面的波纹一样划过番茄和后面的白色布景。 这就是光给万物“上色”的方式。 如果你观察得更仔细，你就会看到在光线穿越之后，它还在发光，这是因为熟番茄允许光线透入，而透入的光线可以在熟番茄内部不断弹射的缘故。Raskar 说，未来，我们或许就可以用这种方法，判断蔬果是否成熟。 当然了，有些摄影技术基本知识的人会注意到，光子的数量越少，拍出来的图像就越暗，他们怎么能拍到这么清晰的图像的呢？ 其实，飞秒摄影技术是 Raskar 的团队用几百束相同的光线以相同的间隔重复拍摄，最后才得到的合成图。 很显然，有了飞秒摄影技术，光不再能“唯快不破”，我们也实现了看清光的运动的梦想。但这就是飞秒摄影技术的全部能量了吗？ 故事远没有结束。 Raskar 的团队利用这种技术，还创造了看穿墙背后物体的技术。 实际上，一束激光进入房间后会散射开来，最后其中的一些会回到摄像头里。因为经历的路程不同，光线到达摄像头的时间有差异，利用这些差异，就可以反推它们经历的距离，进而计算出门后有什么。这就好比不用X光就看透一个人的身体。 下面就是用他们的这种“透视眼”技术看到的门后的物体形态—— 详细原理的视频——
有了这种技术，在视线之外的人也无所遁形。想想看，这种技术的应用前景有多么广阔，比如在转弯前看清楚转角后面是否有车，在无法进入的灾难现场搜寻幸存者，也可以在没有物理接触的情况下进行无痛的肠道内窥镜检查。 这些人，让光和我们更亲近了。 |
|
|
