Succede probabilmente ogni minuto del giorno: Una bambina chiede di vedere la foto che i suoi genitori le hanno appena scattato. Oggi, grazie agli smartphone e ad altre fotocamere digitali, possiamo vedere le istantanee immediatamente, che lo vogliamo o no. Ma nel 1944, quando Jennifer Land, 3 anni, chiese di vedere la foto delle vacanze di famiglia che suo padre aveva appena scattato, la tecnologia non esisteva. Così suo padre, Edwin Land, la inventò.
Tre anni dopo, dopo molti sviluppi scientifici, Land e la sua Polaroid Corporation realizzarono il miracolo dell’imaging quasi istantaneo. L’esposizione della pellicola e l’hardware di elaborazione sono contenuti all’interno della macchina fotografica; non ci sono problemi per il fotografo che deve solo puntare e sparare e poi guardare l’immagine materializzarsi sulla foto una volta che è uscita dalla macchina fotografica.
Land è probabilmente meglio conosciuto per la “foto istantanea” – o il progenitore spirituale dell’onnipresente selfie di oggi. La sua macchina fotografica Polaroid è stata rilasciata commercialmente per la prima volta nel 1948 in luoghi di vendita al dettaglio e a prezzi rivolti alla classe media del dopoguerra. Ma questa è solo una delle tante innovazioni tecnologiche che Land ha inventato e commercializzato, la maggior parte delle quali incentrate sulla luce e su come interagisce con i materiali. La tecnologia usata per mostrare un film in 3D e gli occhiali che indossiamo a teatro sono stati resi possibili da Land e dai suoi colleghi. La telecamera a bordo dell’aereo spia U-2, presente nel film Il ponte delle spie, era un prodotto di Land, così come alcuni aspetti della meccanica dell’aereo. Ha anche lavorato su problemi teorici, attingendo a una profonda comprensione sia della chimica che della fisica.
Sono uno scienziato della visione che ha toccato molti dei campi in cui Land ha fatto grandi progressi, attraverso il mio lavoro su nuovi metodi di imaging, tecniche di elaborazione delle immagini e visione umana dei colori. Come destinatario del 2018 della Edwin H. Land Medal, assegnata dalla Optical Society of America e dalla Society for Imaging Science and Technology, il mio lavoro si basa sulle innovazioni tecnologiche di Land che hanno reso possibile il moderno imaging.
Controllo delle proprietà della luce
La prima svolta ottica di Edwin Land arrivò da giovane, quando scoprì un metodo conveniente ed economico per controllare una delle proprietà fondamentali della luce: la polarizzazione.
Si può pensare alla luce come a onde che si propagano da una sorgente. La maggior parte delle fonti di luce produce una miscela di onde con tutte le diverse proprietà fisiche, come la lunghezza d’onda e l’ampiezza della vibrazione. La luce è considerata polarizzata se l’ampiezza varia in modo coerente perpendicolarmente alla direzione in cui viaggia l’onda.
Dato il giusto materiale per il passaggio delle onde luminose, le onde luminose possono essere ruotate in un altro piano, rallentate o bloccate. I moderni occhiali 3D funzionano perché un occhio riceve le onde luminose che vibrano lungo il piano orizzontale, mentre l’altro occhio riceve la luce che vibra lungo il piano verticale.
Prima di Land, i ricercatori costruivano componenti per controllare la polarizzazione da cristalli di roccia, ai quali venivano assegnati nomi e proprietà quasi magiche, anche se si limitavano a diminuire la velocità o l’ampiezza delle onde luminose che viaggiavano con orientamenti specifici. Land ha creato dei “polarizzatori” facendo crescere piccoli cristalli e incorporandoli in fogli di plastica, alterando la luce che li attraversa a seconda del suo orientamento in relazione alle file di cristalli. Il suo polarizzatore economico rendeva possibile filtrare la luce in modo affidabile e pratico, in modo che solo le lunghezze d’onda con un particolare orientamento potessero passare.
Land fondò la Polaroid Corporation nel 1937 per commercializzare la sua nuova tecnologia. I suoi polarizzatori a foglio trovarono applicazioni che andavano dall’identificazione di composti chimici agli occhiali da sole regolabili. I filtri polarizzanti divennero uno standard nella fotografia per ridurre i riflessi. Oggi i principi della luce polarizzata sono usati nella maggior parte degli schermi di computer e cellulari, per migliorare il contrasto, diminuire il bagliore e persino accendere o spegnere i singoli pixel.
I filtri polarizzatori aiutano i ricercatori a visualizzare strutture che non potrebbero essere viste altrimenti – dalle caratteristiche astronomiche alle strutture biologiche. Nel mio campo della scienza della visione, l’imaging di polarizzazione localizza classi di sostanze chimiche, come le molecole proteiche che fuoriescono dai vasi sanguigni negli occhi malati. La polarizzazione è anche combinata con tecniche di imaging ad alta risoluzione per rilevare danni cellulari sotto la superficie riflettente della retina.
Un nuovo modo per far uscire i dati
Prima dei giorni dell’acquisizione digitale ad alta velocità dei dati e dei display ad alta risoluzione a prezzi accessibili, o dell’uso di videotape, la fotografia Polaroid era il metodo di scelta per ottenere risultati in molti laboratori scientifici. Gli esperimenti o i test medici avevano bisogno di un output grafico o pittorico per l’interpretazione, spesso da un oscilloscopio analogico che tracciava un cambiamento di tensione o corrente nel tempo. L’oscilloscopio era abbastanza veloce da catturare le caratteristiche chiave dei dati – ma registrare l’output per un’analisi successiva era una sfida prima che arrivasse la macchina fotografica istantanea di Land.
Un esempio comune nella scienza della visione è la registrazione dei movimenti oculari. Uno studio di ricerca riportato nel 1960 tracciava la luce riflessa dall’occhio in movimento di un osservatore su uno schermo oscilloscopico, che veniva fotografato con una macchina fotografica Polaroid montata – non diversamente dalla Polaroid consumer che una famiglia potrebbe tirare fuori ad una festa di compleanno. Per decenni, i laboratori di ricerca e le strutture mediche hanno utilizzato setup costituiti da una macchina fotografica Polaroid e un impianto di montaggio per raccogliere i segnali elettrici visualizzati sugli schermi degli oscilloscopi. Le dimensioni del formato sono meno che abbaglianti rispetto alle moderne risoluzioni digitali, ma all’epoca erano rivoluzionarie.
Nel 1987, con la fondazione del mio nuovo laboratorio di imaging retinico, non esisteva un metodo economico per fornire un output condivisibile delle nostre nuove immagini. Dopo alcuni anni di lotte per ottenere un output di alta qualità per conferenze e pubblicazioni, la Polaroid Corporation è venuta in nostro soccorso, con la donazione di una stampante, permettendo ai nostri contributi scientifici di raggiungere un pubblico oltre il nostro laboratorio.
Gli occhi non sono macchine fotografiche
I contributi di Land vanno oltre il brevetto di oltre 500 innovazioni e l’invenzione di prodotti che milioni hanno acquistato. La sua comprensione dell’interazione tra luce e materia ha promosso nuovi modi di caratterizzare le sostanze chimiche con la luce polarizzata. E ha fornito intuizioni sul funzionamento del sistema visivo umano che sembrava sfidare le leggi della fisica, inventando quella che ha chiamato la teoria Retinex della visione dei colori per spiegare come le persone percepiscono un’ampia gamma di colori senza che le lunghezze d’onda previste siano presenti nella stanza.
Nonostante la sua genialità, la Polaroid Corporation di Land si è trovata in difficoltà nei decenni successivi alla sua morte nel 1991. Fortemente investita nelle sue vendite di pellicole, Polaroid non era preparata quando tutti i livelli del mercato dell’imaging sono diventati digitali, con tutti, dai fotografi di consumo agli imager medici e ottici di fascia alta, che hanno abbandonato le pellicole e l’elaborazione.
Ma piuttosto che affondare con il mercato delle pellicole, Polaroid si è reinventata con nuovi prodotti che potrebbero aiutare a produrre il nuovo mondo delle immagini digitali. E in un caso in cui la storia si ripete, Polaroid e altri produttori di fotocamere istantanee stanno godendo di una rinnovata popolarità presso le generazioni più giovani che non hanno avuto alcuna esposizione alle versioni originali. Proprio come la piccola Jennifer Land, molte persone oggi vogliono ancora una versione tangibile delle loro foto, proprio ora.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Ann Elsner, professore di optometria, Indiana University