Holograafia, autor Liliana Ferreira

Teaduslike teadmiste tähelepanuväärne areng, eriti kogu kahekümnenda sajandi vältel, on ergutanud mitmesuguseid katseid luua sildu religioossete traditsioonide või vaimse filosoofia ja teaduse vahel, otsides (mõnikord on see tõsi, pisut sunnitud või kaheldava järjekindlusega) edendada huvitavaid paralleele või kontaktvaldkondi. See ilmneb näiteks tänapäevase füüsika kontseptsioonide osas, eriti kvantmehaanika valdkonnas või valguse kiirguse ja subatomaatiliste osakeste avaldumisel (laine või vereringes), mis näivad põhjustavat teatud Vaimsed koostised, mis ei ole ammendatud lihtsate veendumuste kaudu.

Viimasel ajal silmapaistvamate analoogide hulgast paistavad silma viimase kolme aastakümne jooksul huvitava optilise salvestustehnika avastamise ja rakendamisega genereeritud analoogid:

Holograafia

Mis on holograafia?

Holograafia on objektist kolmemõõtmeliste fotode tootmiseks spetsiaalne tehnika. Mõiste hologramm lõi holograafia leiutaja, ungari teadlane Dennis Gabor sõnadest "rohi" (sõnum) ja "halos" (kõik, täielik). Tegelikult sisaldab hologramm rohkem teavet objekti kuju kui lihtsa foto kohta, kuna see võimaldab teil seda reljeefselt näha ja vaatleja asukohta muutes saada hologrammitud objektist erinevaid vaatenurki. Dennis Gabor leiutas 1947. aastal holograafia ja avastuse eest sai 1971. aastal Nobeli füüsikapreemia.

Kerged lained

Holograafia on tihedalt seotud valguse lainekujundusega. Mida me mõtleme väljendi "valguse laine olemus" all? Me kõik teame merelaineid ja nägime juba laine levimist köiel, kui selle üks jäsemeid on raputatud. Joonised 1-A, B ja C tähistavad läbilõikeid keelpillidest, milles levivad lained. Kahe järjestikuse serva (või kahe järjestikuse oru) vahelist kaugust tähistatakse lainepikkusega. Lainetel, mis levivad joonistel A ja B, on amplituudiga võrdsed a-amplituudid, ehkki erineva lainepikkusega. Stringide B ja C lainetel on sama lainepikkus, ehkki nad on üksteise suhtes nihkes, kuna servad ja orud asuvad erinevas asendis. Öeldakse, et neil on erinevad faasid.

Joonis 1

Lainete oluline omadus on tekitada häireid, kui vähemalt kaks neist ristuvad. Oleme juba näinud, et kukutades järve pinnale kaks kivi, tekivad kivide kukkumise kohtades kontsentrilised lained. Kui need kaks lainet ristuvad, siis nad "segavad". Teisisõnu, järves on punkte, kus vee vibratsiooni amplituud suureneb (näiteks kui kaks serva kattuvad), ja teistes, kus see väheneb või isegi langeb välja, nagu juhtub punktides, kus nad kattuvad (st nad liidavad) ) seljandik ja org, mõlemad sama amplituudiga.

Joonis 2

Midagi sarnast juhtub ka valgusega. Just seda täheldas inglise füüsik Thomas Young 1802. aastal joonisel 2-A kirjeldatud kogemuste kaudu. Lambi valgus on sunnitud läbima kitsa ava (F1). Selle esimese avanemisvalgus ületab kohe kaks muud pilu (F2 ja F3), mis asuvad üksteisest väikese vahemaa tagant, ja lähevad ekraanile. Kahest avausest tuleva valguse lihtsa kuhjumise asemel ilmub ekraanile vaheldumisi heledate ja tumedate joonte muster, mida tähistatakse "häirete joonise või mustriga" (joonis 2-B). Punktid, kus kahe avause lained segavad, suurendades valguse intensiivsust (konstruktiivseid häireid), tekitavad ekraanil heledad laigud. Punktid, kus häired vähendavad või isegi tühistavad valguse intensiivsuse (hävitavad häired), vastavad ekraanil vähem selgetele või mustadele aladele.

Holograafia seisneb täpselt kahe valguskiire vahelise häiringumustri salvestamises sobivasse materjali, millest üks läbis objekti, mille pilt on ette nähtud salvestamiseks. Igal juhul on hea pildikvaliteet võimalik ainult siis, kui kasutatakse laserit.

Identne ja sünkroonne

Erinevalt vulgaarsest lambist tekitab laser koherentset valgust, see tähendab sama lainepikkusega ja faasis valguslaineid. Mõistmaks, mida see tähendab, peame kasutama analoogiat. Kujutage ette gruppi inimesi metroojaama väljapääsult. Nad kõik käivad tööl käimisega sama kiire, ehkki mõned on teistest kiiremad ega pane kõiki jalgu korraga maa peale. Kujutage nüüd ette kolonni sõdureid, kes marsivad sünkroonselt, võrdsustatud tempos; Erinevalt metroost lahkunud inimestest marsib sõjavägi järk-järgult: nad kõik tõstavad ja toetavad neid samal ajal, samal ajal.

Laseri kiirgav valgus meenutab sõdurite distsiplineeritud marssi. Laba lambivalgus sisaldab erineva pikkusega ja erinevate faasidega laineid ning see näeb pigem välja metroost väljuva inimrühma pilt. Näeme kohe laservalguse "distsiplineeritud" iseloomu olulisust hologrammi tootmisel.

Hologramm

Analüüsime jooniste 3-A ja 3-B abil hologrammi tekkimist. Materjal, mida pildisalvestis sisaldab, on kõrge eraldusvõimega holograafiline film [1] (see tähendab, et sellel on suur võime objektide või väga väikeste detailide eristamiseks) os). Laserist tulev valgus jagatakse kaheks kiirguseks: võrdluskiireks (R) ja objekti läbivaks kiirgamiseks (O). Esimene projitseeritakse lihtsalt filmile läbi peegli ja objektiivi. Teine kiir eraldatakse objektile nii, et ka selle hajutatud valgus projitseeritakse filmile. Seega, nagu näha jooniselt 3-A, segab valguskiirest R tulenev valgus kiirgust O pärast seda, kui see on hajutatud objekti poolt, mida me tahame holograafiliselt kasutada. Fotofilmi jõudes registreerib see kahe tala segamismustri. Filmi ilmumisel on sellel heledate ja tumedate triipude keerukas kuju ning see sarnaneb hologrammiga objektile vähe või mitte midagi.

Joonis 3 A

Joonis 3B

Uhke!

Kui me valgustame holograafilist filmi nii, et seda läbib võrdluslaservalgus, mõjutades algse võrdluskiirega sama suunda (joonis 3-B), on valguskiirega identne valguskiire, mida hajutas objekt hologrammi tootmise ajal. Nii näeb vaatleja pilti, mis on objekti kolmemõõtmeline koopia (tegelikult, nagu näha samal joonisel, moodustatakse kaks pilti, üks virtuaalne ja üks reaalne) [2].

Seda protsessi saab vaadelda järgmiselt: hologramm kogub kahe talaga seotud teavet. Kasutades hiljem võrdluskiirt ja hologrammi, saame kätte objektilt tulnud valguskiirega seotud teabe, mida aju tõlgendab oma pildina.

Loomulikult on siin pakutavast keerukamaid tehnikaid (ülekandeholograafia), ehkki selle kirjeldus väljub käesoleva artikli ulatusest. Krediitkaardi hologramm on näiteks teine ​​hologramm, mis on valmistatud algsest horisontaalsest hologrammilindist. Kui seda vaadeldakse valge valgusega, nähakse pilti värvidega, mis varieeruvad vastavalt vaatleja suuna muutusele.

Fakt, et rekonstrueeritud pilt koos hologrammiga on kolmemõõtmeline, näitab, et see sisaldab rohkem teavet objekti kuju kohta kui vulgaarne foto. Miks? Ühine foto salvestab ainult objekti peegeldunud valguse intensiivsuse muutused. Objekti heledad alad peegeldavad rohkem valgust ja tekitavad negatiivsed tumedad piirkonnad. Objekti tumedad osad annavad vastupidise efekti. Hologramm salvestab mitte ainult intensiivsuse muutusi, vaid ka faasi sõltuvalt objekti sügavusest. Faaside kõikumised registreeritakse muutustena võrreldes võrdluskiire faasiga. Viimane mängib seega hologrammi tootmisel põhirolli. Laserkiire kasutamise vajadus on seega mõistetav: ainult koherentsel kiiril on võimalik täpselt määratletud tugifaas. Sel moel on võimalik pilte luua nii objektiivseid, et need lummavad ja hämmastavad neid, kes neid kaaluvad.

Helena Vieira Alberto
Füüsika kraad; Eksperimentaalfüüsika doktorikraad; Coimbra ülikooli füüsika osakonna professor ja teadur.

Ja siis?

Mis viib selle imetlemist vääriva leiutiseni, et tekitada nii suurt huvi mõne silmapaistva teadlase ja mõtleja vastu, kes otsivad sarnasust müstilis-religioossete traditsioonide ja tänapäevase teadusliku mõtlemise vahel? Holograafias on veel üks väga huvitav aspekt:

Kui foto, näiteks lossi, negatiivne, jagame selle kaheks pooleks, lõigates lossi keskelt lahti ja paljastades igaüks neist, saame kaks fotot, millest igaüks sisaldab pool vastavat lossi. Holograafias pole see nii! Kui valmistame samast lossist hologrammi ja jagame selle kaheks pooleks, nagu tehti tavalise fotograafia puhul, ja paljastame mõlemad osad, siis ei saa te lossi iga poole pilte, vaid pildi Kogu loss igas pooles.

Iga hologrammi tükk sisaldab kogu pilti; iga osa sisaldab teavet terviku kohta; ja tervik sisaldub ka igas osas. Võime endalt küsida, kas kogu terviklikku hologrammi iseloomustav teave sisaldub kõigis selle väikestes tükkides (see tähendab, kui kõik üksikasjad ja kõik nurgad, mille abil tervet hologrammi saab näha, on ka saadud piltides) mõlemas osas) või kui meil on ainult mõned aspektid ja mitte kogu teave terviku kohta. Teisisõnu: kas osa sisaldab tervikut või on see lihtsalt nägemus tervikust? Mõnes mõttes võime öelda, et kogu hologrammi kogu teave sisaldub selles osas, ehkki tegelikult sõltub see hologrammi loomise tingimustest (kaugus objektist hologrammini ja valguse hajumine kogu kavandatud objektis) holograaf). Tegelikult, mida väiksem on hologrammi osa, seda suurem on see granulaat, mida sellest saadav tervikkujutis esitab, sarnaselt fotoga juhtuvale, kui me seda aina enam laiendame, st et suurem Olge saadud pildi tera, halvem on teravus ja detailsus. Teave võib näiteks kaduda, kuna teatud vaatenurgad on vähem selged; siiski saadakse alati kogu objekti pilt, ehkki väiksema täpsusega või tehnilisemas mõttes halvema eraldusvõimega. Mida suurem osa hologrammist võetakse, seda täpsem ja detailsem on lossist saadud nägemus; Seetõttu annab osa alati juurdepääsu tervikule.

Holograafiline mudel

Lugeja võib juba hakata arvama kodeeritud teabe potentsiaali sagedusregistri kujul, kus osad sisaldavad sama teavet kui kogu hõlmav teave.

Kas see on meie holograafiline universum? Kas see on "sageduste ja potentsiaalide valdkond, mis toetab konkreetsuse illusiooni"? (kasutades David Bohmi fraasi [3]), mille osad me oleme? Kas on võimalik, et seda tervikut sisaldades pääseb sellele juurde dekodeerides? Kas see on mis tahes müstilise kogemuse alus universumiga? Kuidas pääseme juurde holograafilises universumis sisalduvale teabele? Kas meie aju töötab nagu hologramm? Kas see on mingi holograafiline film, kus teave Universumi kohta registreeritakse häirete kaudu? Kas see mudel kehtib ka mälu kohta? Kas võib olla, et teavet ei salvestata ainult kindlas piirkonnas, vaid see levib kogu ajus? Ja südametunnistus? Kas ta eeldab holograafilise universumi sageduste dekodeerimise protsessi erinevatel tajumistasanditel? Kas holograafiline mudel kehtib tõsiasja kohta, et rakk võib tekitada palju keerukamat organismi? Kas mõni rakk sisaldab holograafiliselt teavet selle organismi kohta, milleks see muundatakse? Kas see jaguneb ja korrutab, sest mida rohkem on lahtrid, seda detailsem ja täpsem teave üldse on? Ja mis puutub pidudesse? Kas kõigi osapoolte identiteet on holograafiline aluspõhimõte? Kas kõik on omavahel lahutamatult seotud? Kas holograafiline mudel võib õigustada juurdepääsu tajumistasanditele, see tähendab sagedustele, mis tunduvad ületavat ühise kosmose-aegse reaalsuse piirkonda (toetudes seega kogemuste või nähtuste võimalusele, mida tavaliselt peetakse ülenormaalseks?)

Need ja muud võrdselt keerukad küsimused on erinevate teadmiste valdkondade, sealhulgas füüsika, uurimiseks või väljatöötamiseks mitmesuguste teadlaste poolt uuritud teooriate objektiks. neurofüsioloogia, psühholoogia, psühhiaatria ja teabeteooria. Holograafilisel mudelil oli Stanfordi ülikooli neuroteadlase Karl Pribrami peamine panus oma uurimustes aju toimimisest, mälu registreerimisest ja teadvuse küsimusest ja Londoni ülikooli füüsiku David Bohmi, kes on pühendunud holograafilise universumi mudeli spekulatiivsele väljatöötamisele, mõlemaid mõjutasid suuresti kontaktid ida filosoofia-vaimsuse valdkonnas.

Holograafilise mudeliga seotud erinevate uurimistrendide kulgemist väärib kindlasti huviga jälgimine. Ehkki spekuleerimise ja kontrollimise vahel on erinevus; Sellepärast ei tohi me unustada hüpoteeside põhjendamise ja kontrollimise vajadust ning mitte asuda pelgalt eelduste juurde, mis on lõpuks liialdatud ja väljamõeldud. Seetõttu on oluline vältida lihtsustatud lähenemist ja liialdusi, millele Ken Wilber (kes pole kaugeltki mitte paadunud materialist) osutas meie vaatevinklist kõigi põhjustega, näiteks Holograafiline hullumeelsus ja popmüstika.

Vaatamata selle illusoorse naiivsuse tõsisele ohule, arvame kahjuks paljude järgijatega (kes ei väärtusta ei teadust ega müstitsismi), et erinevate eksistentsitasandite analoogiate ja vastavuste otsimine võib tõsta uusi uurimisteid. Ja viib reaalsuse sügavama, laiema ja kasulikuma mõistmiseni

Liliana Ferreira

Füüsika bakalaureus; Kiirgusfüüsika arst; Coimbra ülikooli füüsika osakonna professor ja teadur.

Bibliograafia

Optics autorid Hecht ja Zajac.

Füüsika Tipler

Praktiline holograafia kuidas ise hologramme teha? Christopher Outwater ja Van Hemersveld (Interneti-aadress): (http://hmt.com/holography/hdi/nolobook.hmt).

Amatöörholograafia (http://members.aol.com/gakall/holopg.html).


[1] Holograafia fännid kasutavad peamiselt filmi AGFA 8E75 ja hiljuti Slevichi ettevõtte PFG-01 ja PFG-01M filme. Vahepeal on juba võimalik salvestada hologramme muudes materjalides kui need, mida kasutatakse filmide jaoks.

[2] Virtuaalne pilt on seda tüüpi pilt, mille saame peeglisse vaadates: tundub, et meie pilt moodustub peegli taga, ehkki nagu me teame, on see vaid optiline illusioon. Pärispilt vastab tegelikult valgusenergia ühtlustumisele nendes punktides ja selle saab ekraanilt, seinalt jne.

[3] Holograafiline paradigma - toim. Cultrix - Ken Wilder, Sao Paolo 1994.

Järgmine Artikkel