重現真實影像的先知│ 科學史上的今天:8/16

1908 年的諾貝爾物理獎頒給了今天生日的法國科學家李普曼(Gabriel Lippmann, 1845-1921),以表彰他發明「利用干涉現象重現色彩的攝影術」。不過,這技術跟現今的彩色相片或彩色影片一點關係都沒有,因為它還沒商業化就馬上被別的技術取代了。這樣得諾貝爾獎好像有點尷尬,其實不然,後來證明這個當時被棄置一旁的技術並非過時,反而是超越時代太多。

李普曼這項研究與他 1872 年到德國進修,遇到的兩位指導教授有很大的關係。一位是發明光譜分析法的克希荷夫(Gustav Kirchhoff),他與本生於 1859 年從太陽光譜中辨認出許多元素;另一位是亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz),他對彩色視覺的機制提出了解釋。李普曼於 1875 年返國後,太陽光譜與彩色視覺這兩項主題仍一直縈繞在他心中。

1891 年,李普曼成功在感光版上顯影出太陽的彩色光譜,這雖然不是第一張彩色相片,卻是首次能顯示全彩而且不會馬上褪色。李普曼第二年又進一步拍出靜物的彩色相片。1894 年,他將這項技術的背後原理寫成論文發表,原來是在玻璃板塗上一層薄薄的光敏材料,接著讓光敏材料表面吸附一層水銀;陽光穿透玻璃,再穿過光敏材料後,碰到水銀層而反彈回來,與光敏材料處的光線產生干涉作用而形成駐波。不同波長的色光形成不同駐波,因此就能產生彩色影像。

雖然李普曼因此得到諾貝爾獎,然而這方法需要好幾分鐘的曝光時間,製備感光版的過程又複雜,因此始終無人青睞,當利用三原色原理的彩色照相法出現後,更是無人聞問了。沒想到半個世紀後,匈牙利物理學家蓋博(Dennis Gabor)根據李普曼的干涉原理進一步發明了全像攝影,可以呈現物體的完整三維樣貌。

李普曼超越時代的發明不僅如此。他於 1908 年提出整合攝影術(Integral Photography),建議用微型鏡頭陣列紀錄前方場景的完整資訊,之後再加以整合。這項技術也是直到本世紀才現身的光場照相機才加以運用。

科學史上不乏理論遠遠走在技術前面的例子,不過多是一般性的基礎理論,提出者也從未想過實際應用。像李普曼這樣提出實際的具體方案,沉寂數十年後因技術成熟而突然成真,更令人感到佩服啊!

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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