The intersection of photography & science

Αυτή η μικροσκοπική εικόνα, που λήφθηκε από τον ερευνητή Michael Perez, χρησιμοποιεί πολωμένο φως για να απεικονίσει τα στοιχεία της φορμοτερόλης, ενός φαρμάκου που έχει σχεδιαστεί για να βελτιώνει την αναπνοή χαλαρώνοντας τους μύες στους αεραγωγούς. Είναι μόνο μερικά παραδείγματα της δύναμης της φωτογραφίας να παρέχει νέα παράθυρα στις φυσικές επιστήμες.

Το 1839, η φωτογραφία εισήλθε στο δημόσιο τομέα με τη μορφή δαγκεροτύπων, οι οποίες είναι εικόνες βασισμένες σε ορυκτά που σχηματίζονται με τη βοήθεια χημικών ουσιών όπως το ιώδιο και ο υδράργυρος. Σχεδόν αμέσως, μια αυξανόμενη τάξη επαγγελματιών μελετητών έβαλε τη φωτογραφία στη δουλειά, επεκτείνοντας και οργανώνοντας αυτό που ήταν σε μεγάλο βαθμό το πεδίο των χομπίστων μέχρι εκείνη την εποχή. Τα αποτελέσματα της δουλειάς τους μπορούν να φανούν ήδη από το 1843, όταν η Αγγλίδα βοτανολόγος Anna Atkins δημοσίευσε ένα βιβλίο με εικόνες από φύκια.

Έκτοτε, οι εξελίξεις στη φωτογραφία συνεχίστηκαν με ιλιγγιώδεις ταχύτητες, ενισχύοντας τη διαθεσιμότητα και τη δύναμη της τεχνολογίας. Η ευέλικτη ταινία, που εισήχθη τη δεκαετία του 1880 από τον ιδρυτή της Kodak, Τζορτζ Ίστμαν, απλοποίησε τη διαδικασία λήψης φωτογραφιών. Το Halftone, η διαδικασία μείωσης των εικόνων σε μικρά μεμονωμένα σημεία, εμφανίστηκε περίπου την ίδια στιγμή και άνοιξε τη φωτογραφία για μαζική διανομή. Και ενώ η πρώτη έγχρωμη φωτογραφία τραβήχτηκε το 1861, χρειάστηκαν περίπου άλλα 100 χρόνια πριν γίνει ευρέως διαθέσιμη και αποδεκτή.

κλάδους της φωτογραφίας

Με κάθε εξέλιξη, οι χομπίστες και οι επαγγελματίες ήταν απασχολημένοι με πρωτοποριακές νέες χρήσεις για τη φωτογραφία. Οι φυσικές επιστήμες δεν αποτελούσαν εξαίρεση.

Φωτογραφία μιας ομάδας φωτογράφων με κάμερες που στέκονται στο νερό.

Ο Michael Pierce είναι βραβευμένος φωτοπαιδαγωγός, συγγραφέας και φωτογράφος, καθώς και μέλος ΔΕΠ στη Σχολή Φωτογραφικών Τεχνών και Επιστημών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ. Ο Perez εξηγεί την ανάπτυξη της φωτογραφίας στις φυσικές επιστήμες ως υποκινούμενη από την περιέργεια όσο και ως δέσμευση για επέκταση της ανθρώπινης κατανόησης. «Υπήρχε μια νέα συσκευή και οι επιστήμονες ήθελαν να τη δοκιμάσουν», λέει. «Ήθελαν να δουν αν μπορούσαν να βοηθήσουν την επιστήμη και την ανακάλυψη, να βοηθήσουν στη διδασκαλία και τη μάθηση και να βελτιώσουν την κοινωνία στο σύνολό της».

Σίγουρα, από κύτταρα σε αστέρια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν όλο και πιο ισχυρές κάμερες και φακούς για να παρακολουθήσουν ό,τι μπορούσε προηγουμένως να παρατηρηθεί, να τεκμηριώσουν νέες ανακαλύψεις και να αυξήσουν την ευαισθητοποίηση για τα οικοσυστήματα από τα οποία εξαρτόμαστε τόσο πολύ.

αστρονομία

Το 1851, ένας άντρας ονόματι John Adams Whipple τράβηξε την πρώτη γνωστή υπολειμματική φωτογραφία (την δαγκεροτυπική εικόνα) του φεγγαριού — και γεννήθηκε το πεδίο της αστροφωτογραφίας. Εννέα χρόνια αργότερα, ο Τζέιμς Γουάλας Μπλακ οδήγησε ένα αερόστατο και έστρεψε την κάμερά του στη Βοστώνη, εκατοντάδες πόδια πιο κάτω. Το αποτέλεσμα είναι η παλαιότερη σωζόμενη αεροφωτογραφία.

Σήμερα, ισχυρά ρόβερ, δορυφόροι και επίγεια τηλεσκόπια αποκαλύπτουν συνεχώς νέες ανακαλύψεις, που κυμαίνονται από τη δική μας ατμόσφαιρα μέχρι το βαθύ διάστημα. «Μπορούμε τώρα να δούμε οπτικά τον Άρη, όχι απλώς να μαντέψουμε τι υπάρχει εκεί έξω», λέει ο Perez.

Εικόνα του νυχτερινού ουρανού.

Το να φτάσουμε σε αυτό το σημείο είχε το δικό του μοναδικό σύνολο προβλημάτων, όπως η έκθεση σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας έξω από την ατμόσφαιρα της Γης. «Οι κοσμικές ακτίνες και οι ακτίνες γάμμα καταστρέφουν τα pixel με την πάροδο του χρόνου», εξηγεί. «Έτσι οι συσκευές μας δεν μπορούν να ζήσουν εκεί για πολύ καιρό και η NASA αγωνίζεται συνεχώς να βρει πώς να προστατεύσει τους αισθητήρες της κάμερας ή να δημιουργήσει αλγόριθμους που διαχειρίζονται νεκρά pixel».

Η φυσικη

Από πολλές απόψεις, η φωτογραφία παίζει έναν συνυφασμένο ρόλο όταν πρόκειται για τη φυσική και την αστρονομία. Αυτό είναι πιο εμφανές όταν οι επιστήμονες ερευνούν τη συμπεριφορά των αερίων και τα χρώματα που εκπέμπουν τα αστέρια. Με αυτές τις πληροφορίες, οι επιστήμονες μπορούν να προσδιορίσουν το είδος των αερίων που υπάρχουν, καθώς και άλλες πληροφορίες για τη σύνθεση και την κίνηση του αντικειμένου.

Εικόνα αερίων που εκπέμπονται από ένα αστέρι.

Η φωτογραφία έχει επηρεάσει τη μελέτη των ροών αέρα, επιτρέποντας στους ερευνητές να απαντήσουν σε ερωτήσεις που κυμαίνονται από τον τρόπο εκτόξευσης ενός αεροσκάφους οκτώ τόνων στον αέρα έως τον τρόπο βελτίωσης της διανυθείσας απόστασης αερίου με τη βελτίωση της αεροδυναμικής. «Η φωτογραφία μπορεί να μας βοηθήσει να δούμε τι συμβαίνει όταν περνάει αέρας πάνω από ένα αυτοκίνητο, τι συμβαίνει όταν περνάει αέρας πάνω από το φτερό ενός αεροπλάνου ή τι συμβαίνει όταν ένα πουλί πετά μέσα στον αέρα με βάση τη διαφορά στην πυκνότητα του αέρα», λέει ο Perez.

βιολογία

Η φωτογραφία έχει παίξει έναν ιδιαίτερα καθοριστικό ρόλο στην πρόοδο και την επέκταση του τομέα της βιολογίας, λέει ο Perez. Drones και υπέρυθρη απεικόνιση, ζημιές στις καλλιέργειες και αποψίλωση των δασών – τι είναι αυτό δεν Με φωτογραφία και βιολογία; “

Πολλές από αυτές τις προσπάθειες καθοδηγούνται από την επείγουσα ανάγκη τεκμηρίωσης και ευαισθητοποίησης σχετικά με τις επιπτώσεις της συνεχιζόμενης κλιματικής κρίσης, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για τον αντίκτυπό της στην άγρια ​​ζωή και τα τοπία.. «Αυτό που συμβαίνει με τα ποτάμια, την εξάτμιση, τη χαρτογράφηση, την παρακολούθηση και τη μέτρηση — όλα είναι μέρος αυτής της εκθετικής ανάπτυξης του ρόλου της φωτογραφίας στη βιολογία», λέει ο Perez.

Μικρογραφία κυττάρων.

Το εντυπωσιακό είναι αυτό που συμβαίνει στο πεδίο σε μικροσκοπικό επίπεδο. «Οι επιστήμονες αναπτύσσουν κύτταρα σε πιάτα Petri και βγάζουν φωτογραφίες μέσω μικροσκοπίων κάθε μέρα για να μάθουν πώς να αναγεννούν τους νευρώνες». «Η γενετική μηχανική, η γεωργία και η κατάρρευση του κόσμου των μελισσών – είμαστε σε θέση να τα μελετήσουμε με την πάροδο του χρόνου λόγω της φωτογραφίας».

γεωλογία

Κάνοντας ένα βήμα πίσω, υπάρχει και η κατηγορία των επιστημών της Γης γενικότερα. Αυτό περιλαμβάνει κάμερες τυφώνων, κάμερες που συνδέονται με ζώα που ζουν στους ωκεανούς, δορυφόρους που μετρούν την υπερθέρμανση του πλανήτη μέσω θερμικής απεικόνισης και πολλά άλλα.

Εικόνα drone των δασών και των γύρω εδαφών.

Ο Perez λέει ότι η υπέρυθρη απεικόνιση επέτρεψε πρόσφατα στους αγρότες να χρησιμοποιήσουν drones για να μελετήσουν την απόδοση των καλλιεργειών τους φωτίζοντας τα άρρωστα φυτά έναντι των υγιών φυτών με βάση το χρώμα τους. «Ο καιρός, το νερό, η κλιματική αλλαγή, η μετανάστευση των ζώων – η φωτογραφία παίζει ρόλο σε όλα αυτά», λέει.

χημεία

Όσον αφορά τη χημεία και τη φωτογραφία, αφορά κυρίως τη φαρμακευτική, την εγκληματολογική και την πετροχημική βιομηχανία. «Είναι γίγαντες», λέει ο Perez. Ένας λόγος για αυτό είναι η ικανότητά του να συλλαμβάνει και να μελετά τη συμπεριφορά των υλικών σε όλα τα είδη περιβάλλοντος και σε μικροσκοπική κλίμακα. «Μπορούν να αναλύσουν μια ουσία ή την παρουσία κρυστάλλων ή χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιώντας φασματοφωτομετρία ή υπεριώδη ακτινοβολία», λέει.

Εικόνα χημικής αντίδρασης.

Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές αυτών των εταιρειών χρησιμοποιούν τη φωτογραφία για να απαντήσουν σε ερωτήματα όπως πώς να επιταχύνουν την παραγωγή καλλιεργειών και ακόμη και να παρατείνουν τη ζωή των πολύ ασθενών.

«Δεν υπάρχει τίποτα που να μην αγγίζει τη χημεία ή τη χημεία», λέει ο Perez. Το ίδιο λοιπόν μπορεί εύκολα να ειπωθεί για τη φωτογραφία.

Τι επιφυλάσσει το μέλλον;

Η ίδια η φωτογραφία συνεχίζει να αλλάζει – αλλάζοντας ριζικά τον κόσμο των φυσικών επιστημών. «Θεραπευόμαστε ασθένειες και ανακαλύπτουμε γαλαξίες μέσω απεικόνισης», λέει ο Perez. Κάμερες περιφέρονται στον Άρη και καταγράφουν το πεπτικό μας σύστημα με τη μορφή μικροσκοπικών χαπιών.

Για να εξασφαλιστεί η συνεχής ανακάλυψη και πρόοδος, οι μελλοντικές γενιές πρέπει να διδαχθούν όχι μόνο την τέχνη αλλά και την ηθική της φωτογραφίας στο επιστημονικό περιβάλλον. “Επεξεργαστείτε μια εικόνα του διαστήματος και μπορείτε να διαγράψετε έναν ολόκληρο γαλαξία”, λέει ο Perez.

Με ένα σταθερό σύνολο βέλτιστων πρακτικών, η Pires βλέπει ελάχιστες πιθανότητες να επιβραδύνει τις εξελίξεις που βασίζονται στη φωτογραφία. Αν μη τι άλλο, περιμένει το αντίθετο. «Στοιχηματίζω ότι ο κύκλος ζωής του χρόνου που χρειάστηκε για την ανακάλυψη συνεχίζει να γίνεται όλο και πιο σύντομος με βάση τα εργαλεία, την τεχνολογία και την ικανότητα επικοινωνίας».

Leave a Comment