秒拍万亿张“看不见的东西”

朱崇恺

利用超快相机未来也许能观测到神经元间的通讯

一年多以前，美国加州理工学院的汪立宏教授开发了世界上拍照速度最快的相机，每秒可拍摄10万亿张照片。它甚至可以捕获传播中的光线。但是，无论多快的相机也无法拍摄看不见的东西。为此，汪教授又开发了一种新的相机，可以以每秒1万亿张照片的速度拍摄透明物体。《科学进展》杂志于2020年1月17日刊登了相关论文。

汪教授解释说，新的成像系统将他先前开发的高速摄影系统与原有的相衬显微技术相结合，旨在更好地对基本上透明的物体进行成像，比如大部分是水的细胞。相衬显微技术是由荷兰物理学家弗里茨·泽尔尼克（Frits Zernike）于1942年发明的，同时还是1953年诺贝尔物理学奖的获奖成果。这是一种光学显微技术，光线在穿过透明的样品时，由于介质的不同会产生微小的相位差，而这个相位差可以被转换为图像中的幅度或对比度的变化，这样就可以利用相位差来成像。

这项技术在物理、生物学或化学等许多领域内都有应用价值。比如說，当神经元传播信号时，我们可以看到神经纤维的微小扩张;对于神经元网络，也许我们可以通过这种技术实时看到神经元之间的通讯;此外，由于温度会改变空气中光的相位，因此该系统可以对火焰锋面如何在燃烧室中扩散进行成像，这对发动机的前沿研究很有帮助。