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Physik:Ein Hologramm, das auf Schallwellen tanzt

Ein Schmetterling - oder doch eher eine Brezel?

(Foto: Eimontas Jankauskis)
  • Britische Forscher haben ein Gerät entwickelt, um dreidimensionale Objekte in den Raum zu projizieren.
  • Mithilfe von Ultraschall wird eine kleine Kugel zum Schweben gebracht und rasend schnell durch die Luft gelenkt.
  • Die Hologramme werden mithilfe der Schallwellen auch spür- und hörbar.

Sie sind fester Bestandteil unzähliger Science-Fiction-Filme: Projektionen von Menschen schweben digital im Raum und sprechen wie bei "Star Wars" - oder lassen sich sogar anfassen, als seien sie tatsächlich anwesend, wie bei "Star Trek". Dabei befinden sie sich eigentlich auf einem weit entfernten Planeten oder auf dem Holodeck eines Raumschiffes. Britische Wissenschaftler der Universität Sussex haben nun eine Technik entwickelt, die dabei helfen könnte, solche Hologramme Wirklichkeit werden zu lassen. Davon berichten sie in einer Studie in Nature.

Mitten im Raum können sie einen virtuellen bunten Schmetterling fliegen lassen oder eine kleine, sich drehende Weltkugel darstellen. Dahinter steckt eine verblüffend einfache Technik. Was für das menschliche Auge aussieht wie ein frei schwebendes Objekt, ist in Wirklichkeit eine einzige kleine Plastikkugel mit einem Durchmesser von einem Millimeter, die mit Geschwindigkeiten von bis zu neun Metern pro Sekunde hin und her flitzt.

"Wir haben uns von alten Fernsehern inspirieren lassen, welche einen einzigen farbigen Lichtstrahl so schnell über den Bildschirm wandern ließen, dass das Gehirn es nur als ein einziges Bild wahrnahm," erklärt Hauptautor Ryuji Hirayama in einer Mitteilung der Universität. "Unser Prototyp funktioniert genauso, indem er ein farbiges Teilchen so schnell durch den Raum jagt, dass es mit dem bloßen Auge wie ein dreidimensionales Bild mitten in der Luft erscheint."

Schall lässt das Hologramm schweben

Für das menschliche Ohr unhörbare Ultraschallwellen lassen das Kügelchen fliegen und lenken es. Jeder, der in der Disco schon einmal vor der Bassbox gestanden hat, kennt die Kraft, die Geräusche auf Objekte ausüben können. Das Kügelchen wird zwischen zwei Schallwellen, von oben und unten, gefangen. So können die Wissenschaftler es derartig schnell lenken, dass es überall gleichzeitig zu sein scheint. In Kombination mit farbigem Licht entsteht die Illusion, ein Schmetterling flöge durch den Raum.

Auch andere, bereits ausgereiftere Geräte können mittels verschiedener Bildschirme oder Laserstrahlen ein Objekt im Raum erscheinen lassen. Neu ist, dass die Zuschauer das Hologramm auch berühren und hören können - zumindest fast. Für das sensorische Erlebnis sorgen zusätzliche Schallwellen, die jeder auf der Haut spüren kann, der seine Hand in die Nähe des Hologramms hält. Auch hier greift wieder das Disco-Prinzip. Direkt in das Hologramm greifen, ist jedoch nicht möglich: Das Kügelchen würde aus seiner Bahn geraten und die Illusion wäre dahin.

Der Wunsch, wie Prinzessin Leia (natürlich voraufgezeichnet) oder der Imperator in "Star Wars" über Hologramme mit weit entfernten Personen zu kommunizieren oder sich gar vom Doktor aus "Star Trek: Voyager" behandeln zu lassen, muss daher wohl noch eine Weile unerfüllt bleiben. Das Gerät, mit dem die britischen Wissenschaftler ihre Hologramme erzeugen, ist etwas größer als ein Toaster, die computeranimierten Hologramme selbst kleiner als eine Hand.

Dennoch erwarten sie, dass ihre Technik nicht nur eine Spielerei für Science-Fiction-Fans und Gamer bleibt, sondern auch die Wissenschaft voranbringen kann. So könnten Forscher etwa das gleiche Prinzip nutzen, um Chemikalien zu vermischen, ohne diese durch Berührung zu verunreinigen. Gerade in Laboren, die mit gefährlichen Stoffen arbeiten, könnte dies ein hilfreiches Werkzeug sein.

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