秒拍萬億張“看不見的東西”

朱崇愷

利用超快相機未來也許能觀測到神經元間的通訊

一年多以前，美國加州理工學院的汪立宏教授開發了世界上拍照速度最快的相機，每秒可拍攝10萬億張照片。它甚至可以捕獲傳播中的光線。但是，無論多快的相機也無法拍攝看不見的東西。為此，汪教授又開發了一種新的相機，可以以每秒1萬億張照片的速度拍攝透明物體。《科學進展》雜志于2020年1月17日刊登了相關論文。

汪教授解釋說，新的成像系統將他先前開發的高速攝影系統與原有的相襯顯微技術相結合，旨在更好地對基本上透明的物體進行成像，比如大部分是水的細胞。相襯顯微技術是由荷蘭物理學家弗里茨·澤爾尼克（Frits Zernike）于1942年發明的，同時還是1953年諾貝爾物理學獎的獲獎成果。這是一種光學顯微技術，光線在穿過透明的樣品時，由于介質的不同會產生微小的相位差，而這個相位差可以被轉換為圖像中的幅度或對比度的變化，這樣就可以利用相位差來成像。

這項技術在物理、生物學或化學等許多領域內都有應用價值。比如說，當神經元傳播信號時，我們可以看到神經纖維的微小擴張;對于神經元網絡，也許我們可以通過這種技術實時看到神經元之間的通訊;此外，由于溫度會改變空氣中光的相位，因此該系統可以對火焰鋒面如何在燃燒室中擴散進行成像，這對發動機的前沿研究很有幫助。