חושבים שהמראה לא יכולה לשקר? החוקרים הוכיחו אחרת

מראה אמורה לעשות דבר פשוט: להראות לנו את מה שנמצא מולה. אלא שמחקר חדש שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי "Nature Communications" מציג אפשרות שנשמעת כמעט כמו מדע בדיוני – מראה שמסוגלת להציג בכוונה משהו אחר לחלוטין.

6+

חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס פיתחו אבטיפוס של מה שהם מכנים "מראה משקרת". המראה אינה רק מעוותת את הצורה שלנו כמו מראה בבית שעשועים, אלא משנה את המידע שמגיע אליה באמצעות האור – ויוצרת ממנו תמונה אחרת שהוגדרה מראש. במילים פשוטות: אם תציבו משהו מול מראה רגילה, תראו אותו. מול "המראה המשקרת", תוכלו באופן עקרוני לראות משהו אחר.

אז איך מראה יכולה "לשקר"? הסוד נמצא במשטח שלה. במקום משטח רגיל וחלק, המראה בנויה ממבנים זעירים מאוד שתוכננו כך שישנו את האופן שבו האור מוחזר ממנה. כאשר אנחנו מסתכלים על חפץ, האור שמגיע ממנו נושא את המידע שמאפשר לעיניים שלנו לזהות אותו. החוקרים מצאו דרך לשנות את האור הזה כך שבמקום לשחזר את החפץ המקורי, הוא ייצור תמונה אחרת.

6+

לשם המחשה, נניח שהחוקרים רוצים שהמראה תציג תמיד ברווז. הם יכולים לתכנן את פני המראה כך שמגוון תמונות שונות שיגיעו אליה יעברו שינוי – והתוצאה שתתקבל תהיה אותה תמונת ברווז. לא מדובר במסך שמציג תמונה ולא במקרן שמסתיר את ההשתקפות. המשטח עצמו משנה את האור שפוגע בו.

איידוגן אוזקאן, מהנדס וממציא מאוניברסיטת UCLA, הסביר כי בניגוד למקרן או למסך, שזקוקים בדרך כלל לחשמל ולמערכות עיבוד כדי להציג תמונה, "המראה המשקרת" היא רכיב אופטי פסיבי – כלומר, לאחר שהיא מיוצרת, היא משתמשת באור שמגיע אליה כדי ליצור את התוצאה.

6+

כדי לגרום למראה לדעת כיצד לשנות את האור, החוקרים השתמשו בלמידה עמוקה. המחשב קובע כיצד צריכים להיראות אותם מבנים זעירים על פני המשטח כדי שכאשר האור יפגע בהם, תתקבל התמונה הרצויה. לאחר שמייצרים את המשטח, הוא אינו מחליט בכל פעם מחדש איזו תמונה להראות. ה"שקר" כבר מובנה בתוכו. אם הוא תוכנן להציג תמונה מסוימת, זו התמונה שהוא ינסה ליצור מתוך מגוון הדברים שיוצבו מולו.

בשלב הראשון ערכו החוקרים הדמיות במחשב. הם תכננו גרסאות שונות של המראה כך שיהפכו תמונות של פריטי לבוש לתמונה של תיק, ספרות שונות שנכתבו ביד לספרה 8, וציורים פשוטים לפנים של פנדה. הם אף בדקו מה קורה כאשר מציגים למערכת תמונות שלא שימשו בתהליך התכנון שלה – וגם אז התקבלה תמונה שניתן היה לזהות כתמונת היעד.

6+

לאחר ההדמיות החליטו החוקרים לבנות גרסה אמיתית של המערכת. הם בחרו בגרסה שתוכננה ליצור את הספרה 8 והשתמשו במערך של מראות זעירות. כאשר הציגו למערכת ספרות שונות שנכתבו ביד, האור שעבר דרכה יצר את תמונת ה-8 שנקבעה מראש. הניסוי פעל עם אור אדום, ירוק וכחול בנפרד וגם כאשר שלושת הצבעים הופעלו יחד. החוקרים פיתחו גם גרסה נוספת שתוכננה לעבוד בטווח רחב יותר של אור נראה.

למרות התוצאות, החוקרים מדגישים שיש עדיין מרחק גדול בין הניסוי לבין מוצר שאפשר להשתמש בו בעולם האמיתי. הניסוי נערך בתנאי מעבדה מבוקרים מאוד, שבהם ניתן לשלוט בכיוון ובאופי האור. העולם האמיתי הרבה יותר מסובך. אור השמש או התאורה בחדר מגיעים מכיוונים שונים ומתנהגים אחרת מהאור שבו השתמשו בחלק מהניסויים.

6+

אוזקאן הסביר כי המערכת עדיין מסתמכת במידה רבה על "מערך אופטי מבוקר מאוד בתנאי מעבדה", ולא מדובר בינתיים במכשיר שאפשר פשוט לתלות על קיר בסלון. כדי שהטכנולוגיה תפעל בתנאי תאורה רגילים, ייתכן שיהיה צורך לבנות מבנים מורכבים יותר המורכבים ממספר שכבות, שיוכלו לקבל אור המגיע מזוויות שונות ולשנות אותו בצורה הרצויה.

אחד השימושים שהחוקרים מעלים למראה הוא הסוואה. הרעיון אינו להפוך חפץ לבלתי נראה, אלא לגרום למי שמסתכל לכיוונו לחשוב שהוא רואה משהו רגיל ולא מעניין. אוזקאן נותן כדוגמה ציוד רגיש שרוצים להסתיר. אם מכסים אותו בקופסה גדולה או באמצעי מיגון בולט, עצם הכיסוי עלול דווקא לרמוז שיש שם משהו חשוב.

6+

"מראה משקרת", לעומת זאת, עשויה בעתיד להיות מוצבת לפני אותו ציוד ולהחזיר למתבונן תמונה תמימה ושגרתית במקום המידע החזותי שמגיע מהחפץ האמיתי. לדברי אוזקאן: "במקום להסתיר מטרה, מראה משקרת יוצרת תמונת הסוואה רגילה ותמימה, שגורמת למתבונן לחשוב שאין שם שום דבר חריג". לצד הסוואה, החוקרים מצביעים על אפשרויות שימוש בתחומי האבטחה, הביטחון והבידור.