Holografien, af Liliana Ferreira

Den bemærkelsesværdige udvikling af videnskabelig viden, især gennem det tyvende århundrede, har stimuleret forskellige forsøg på at etablere broer mellem religiøse traditioner eller åndelig filosofi og videnskab, der søger (undertiden er det sandt, noget tvungent eller af tvivlsom konsistens) øge interessante paralleller eller kontaktområder. Dette forekommer for eksempel med hensyn til begreberne i moderne fysik, specifikt inden for kvantemekanikken eller i manifestationen (bølge eller corpuskulær) af lysstråling og subatomære partikler, som synes at fremkalde visse Åndelige formuleringer, der ikke er opbrugt i enkle opfordringer til tro.

Blandt de mest fremragende analogier for nylig er de, der er blevet genereret ved opdagelsen og anvendelsen af ​​en interessant optisk optagelsesteknik i de sidste tre årtier:

Holography.

Hvad er holografi?

Holografi er en speciel teknik til at fremstille tredimensionelle fotografier af et objekt. Udtrykket hologram blev opfundet af opfinderen af ​​holografien, den ungarske videnskabsmand Dennis Gabor, fra ordene "græs" (besked) og "glorier" (alt, komplet). Faktisk indeholder et hologram mere information om formen på et objekt end et simpelt fotografi, da det gør det muligt at se det i lettelse og ved at variere observatørens position for at få forskellige perspektiver på det holografiserede objekt. Dennis Gabor opfandt holografi i 1947 og modtog Nobelprisen i fysik i 1971 for sin opdagelse.

Lysbølger

Holografi er intimt forbundet med lysets bølgelære. Hvad mener vi nu med udtrykket "bølgelysets natur"? Vi kender alle havbølgerne, og vi så allerede en bølge udbrede sig på et reb, når en af ​​dens lemmer ryster. Figur 1-A, B og C repræsenterer snapshots af strenge, i hvilke bølger formeres. Afstanden mellem to på hinanden følgende rygger (eller mellem to på hinanden følgende dale) betegnes med "bølgelængde". Bølgerne, der forplantes i strengene i figur A og B, har lige “a” amplituder, skønt de har forskellige bølgelængder. Bølgerne i strengene B og C har den samme bølgelængde, skønt de er forskudt i forhold til hinanden, da rygge og dale er i forskellige positioner. Det siges, at de har forskellige faser.

Figur 1

Et vigtigt kendetegn ved bølger er at producere "interferens", når mindst to af dem skærer hinanden. Vi har allerede set, at der ved at tabe to sten på overfladen af ​​en sø dannes koncentriske bølger på de steder, hvor stenene faldt. Når disse to bølger skærer hinanden, "griber de ind". Med andre ord er der punkter i søen, hvor amplituden af ​​vandvibration øges (for eksempel hvor to kamre overlapper hinanden), og andre, hvor det falder eller endda annulleres, som det sker i de punkter, hvor de overlapper hinanden (det vil sige, de tilføjer ) en højderyg og en dal, begge med samme amplitude.

Figur 2

Noget lignende sker med lys. Det var, hvad den engelske fysiker Thomas Young observerede i 1802 gennem erfaringen beskrevet i figur 2-A. Lyset på en lampe tvinges til at passere gennem en smal åbning (F1). Det nye lys fra denne første åbning krydser øjeblikkeligt to andre spalter (F2 og F3) i en lille afstand fra hinanden og projicerer på en skærm. I stedet for den enkle ophobning af lys, der kommer fra de to åbninger, fremkommer et mønster med skiftevis lyse og mørke streger på skærmen, der er betegnet med "interferensfigur eller -mønster" (fig. 2-B). De punkter, hvor bølgerne fra de to åbninger interfererer, hvilket øger lysets intensitet (konstruktiv interferens) giver anledning til lyspunkter på skærmen. De punkter, hvor interferensen reducerer eller endda annullerer lysets intensitet (destruktiv interferens), svarer til mindre klare eller sorte områder på skærmen.

Holografien består nøjagtigt i optagelsen, i et passende materiale, af interferensmønstre mellem to lysstråler, hvoraf den ene passerer gennem det objekt, hvis billede er beregnet til at blive optaget. Under alle omstændigheder er god billedkvalitet kun mulig, hvis der bruges lys fra en laser.

Identisk og synkron

I modsætning til en vulgær lampe, producerer en laser sammenhængende lys, dvs. lysbølger med den samme bølgelængde og i fase . For at forstå, hvad dette betyder, vil vi ty til en analogi. Forestil dig en gruppe mennesker ved udgangen til en metrostation. De har alle samme hast med at komme på arbejde, skønt nogle er hurtigere end andre og ikke sætter alle fødderne på jorden på samme tid. Forestil dig nu en kolonne med soldater, der marscherer synkront med det udlignede tempo; I modsætning til de mennesker, der forlod metroen, marsjerer militæret i fase: de rejser alle og støtter dem på samme tid, på samme tid.

Det lys, der udsendes af en laser, ligner soldaternes disciplinerede march. Lyset fra en vulgær lampe indeholder bølger af forskellig længde og med forskellige faser, og det ligner mere billedet af en gruppe mennesker, der forlader metroen. Vi vil straks se vigtigheden af ​​den `` disciplinerede '' karakter af laserlys i produktionen af ​​et hologram.

Hologram

Lad os analysere ved hjælp af figurerne 3-A og 3-B, hvordan et hologram fremstilles. Det materiale, som billedoptagelsen vil indeholde, er den holografiske film med høj opløsning [1] (det vil sige med stor kapacitet til at tillade sondringen mellem genstande eller meget små detaljer os). Lyset, der kommer fra laseren, er opdelt i to bjælker: referencebjælken (R) og strålen, der passerer gennem genstanden (O). Den første projiceres simpelthen på filmen gennem et spejl og en linse. Den anden stråle dissekeres til genstanden, så lyset, der diffunderes af det, også projiceres på filmen. Som det ses i figur 3-A, vil lyset, der kommer fra strålen R, således forstyrre lyset fra strålen O, efter at det er blevet diffuseret af det objekt, vi vil holografere. Når man når den fotografiske film, registrerer den interferensmønsteret for de to bjælker. Når filmen afsløres, ser den ud som en kompleks figur af lyse og mørke striber, og lidt eller intet ligner det holografiserede objekt.

Figur 3 A

Figur 3B

Prodigio!

Hvis vi nu belyser den holografiske film, så den krydses af referencelaserlyset, der påvirker den samme retning af den originale referencestråle (figur 3-B), en lysstråle identisk med den stråle, der var diffuseret af objektet under hologramproduktion. Således ser en observatør et billede, der er en tredimensionel kopi af objektet (faktisk, som det ses i den samme figur, dannes der to billeder, et virtuelt og et ægte) [2].

Denne proces kan ses som følger: hologrammet samler information relateret til de to bjælker. Ved hjælp af referencestrålen og hologrammet senere kan vi hente oplysningerne relateret til lysstrålen, der kom fra objektet, og som hjernen fortolker som dens billede.

Der er naturligvis mere komplekse teknikker end den, der er præsenteret her (transmission holografi), selvom dens beskrivelse går ud over omfanget af denne artikel. Et hologram på et kreditkort er for eksempel et andet hologram fremstillet af et originalt vandret hologrambånd. Når det observeres med hvidt lys, ses billedet med farver, der varierer i overensstemmelse med observatørens retningsændring.

At det rekonstruerede billede med et hologram er tredimensionelt, viser, at det indeholder mere information om formen på et objekt end et vulgært fotografi. Hvorfor? Et almindeligt fotografi registrerer kun intensitetsvariationerne i lyset reflekteret af et objekt. Objektets lysområder reflekterer mere lys og producerer mørke regioner i det negative. Mørke dele af objektet giver den modsatte effekt. Et hologram registrerer ikke kun variationer i intensitet, men også fase afhængigt af objektets dybde. Fasevariationer registreres som variationer i relation til referencestrålefasen. Det sidstnævnte spiller således en grundlæggende rolle i fremstillingen af ​​hologrammet. Behovet for at anvende en laserstråle forstås således: kun med en sammenhængende stråle er det muligt at have en veldefineret referencefase. På denne måde bliver det muligt at fremstille billeder, der er så objektive, at de fascinerer og forbløffer dem, der overvejer dem.

Helena Vieira Alberto
Grad i fysik; Doktorgrad i eksperimentel fysik; Professor og forsker på Institut for Fysik ved University of Coimbra.

Og så?

Hvad fører til denne opfindelse, bestemt værd at beundre, til at skabe så stor interesse hos nogle fremtrædende videnskabsmænd og tænkere, der søger lighed mellem mystisk-religiøse traditioner og moderne videnskabelig tænkning? Der er endnu et meget interessant aspekt i holografi:

Hvis det negative af et fotografi, for eksempel et slot, deler vi det op i to halvdele, skærer slottet i midten, og vi afslører hver af dem, får vi to fotografier, hver med halvdelen af ​​det tilsvarende slot. I holografi er det ikke sådan! Hvis vi fremstiller et hologram af det samme slot og deler det i to halvdele, som det blev gjort med konventionel fotografering, og vi afslører begge dele, er det, du får, ikke billederne af hver af halvdelene i slottet, men billedet af Hele slottet i hver af halvdelene.

Hvert hologram stykke indeholder hele billedet; hver del indeholder information om helheden; og helheden er også indeholdt i hver del. Vi kan spørge os selv, om al informationen, der kendetegner det komplette hologram, er indeholdt i hver af dens små stykker (det vil sige, hvis alle detaljer og alle vinkler, som det komplette hologram kan ses på, også vil være til stede i de opnåede billeder i hver af delene), eller hvis vi kun har nogle aspekter og ikke alle oplysninger om helheden. Med andre ord: Indeholder delen hele eller bare en vision for helheden? På en måde kan vi sige, at al information om det komplette hologram er indeholdt i delen, skønt det faktisk afhænger af betingelserne, hvorpå hologrammet blev oprettet (afstand fra objektet til hologrammet og diffusion af lyset i hele det objekt, der er tilsigtet holografiar). Jo mindre del af hologrammet, der er taget, jo større er granulatet, som det komplette billede, der er opnået fra det, præsenteres, svarende til hvad der sker med fotografiet, når vi udvider det mere og mere, det vil sige det større være kornet på det opnåede billede, skarpheden vil være værre, og detaljerne vil være værre. Oplysninger kan gå tabt, for eksempel fordi visse betragtningsvinkler er mindre klare; dog opnås der altid et billede af hele objektet, skønt med mindre definition eller mere tekniske termer med dårligere opløsning. Jo større del af det hologram, der tages, jo mere defineret og detaljeret vil visionen fra slottet være; Derfor giver delen altid adgang til helheden.

Den holografiske model

Læser kan allerede begynde at gætte potentialet for den kodede information i form af et frekvensregister, hvor delene indeholder den samme information som hele det omfattende.

Vil det være vores holografiske univers? Er det "et domæne med frekvenser og potentialer, der understøtter en illusion af konkretion"? (ved hjælp af en sætning af David Bohm [3]), som vi hele er en del af? Er det muligt, at vi ved at indeholde det hele kan få adgang til det ved at afkode det? Er det grundlaget for enhver mystisk oplevelse af forening med universet? Hvordan får vi adgang til informationerne i det holografiske univers? Vil vores hjerne arbejde som et hologram? Er det en slags holografisk film, hvor information om universet registreres gennem et interferensmønster? Vil denne model også gælde for hukommelse? Kan det være, at information ikke kun gemmes i et bestemt område, men distribueres over hele hjernen? Og samvittigheden? Vil hun forudsætte processen med at afkode frekvenserne i det holografiske univers på forskellige opfattelsesniveauer? Anvender den holografiske model det faktum, at en celle kan give anledning til en meget mere kompleks organisme? Vil nogen celle, holografisk, indeholde oplysningerne om den organisme, den konverteres til? Vil det opdele og formere sig, fordi jo flere celler der er, jo mere detaljerede og trofaste vil informationen være overhovedet? Og hvad angår parterne? Vil identitet mellem alle parter være et grundlæggende holografisk princip? Vil alt hænge sammen i en uadskillelig sammenkobling? Kan den holografiske model retfærdiggøre adgang til niveauer af opfattelse, det vil sige frekvenser, der ser ud til at overskride domænet i den fælles rum-tids virkelighed (og dermed basere muligheden for oplevelser eller fænomener, der normalt betragtes som supra-normale?

Disse og andre lige så komplekse emner er genstand for undersøgelse eller formulering af teorier fra et forskelligt sæt forskere inden for forskellige videnområder, herunder fysik, neurofysiologi, psykologi, psykiatri og informationsteori. Den holografiske model havde det primære bidrag fra Karl Pribram, en neurovidenskabsmand ved Stanford University, med sin forskning på hjernens funktion, registrering af hukommelse og spørgsmålet om bevidsthed, og David Bohm, en fysiker ved University of London, specielt dedikeret til den spekulative udvikling af modellen for det holografiske univers. Begge var meget påvirket af kontakter inden for den østlige filosofisk-spiritualitet.

Forløbet af de forskellige forskningstendenser, der er knyttet til den holografiske model, fortjener bestemt at blive fulgt med interesse. Selvom der er forskel mellem spekulation og verifikation; Derfor må vi ikke miste behovet for at underbygge og verificere hypoteser og ikke gå ind på blotte antagelser, der til sidst er overdrevne og fantasifulde. Det er derfor vigtigt at undgå den forenklede tilgang og den overdrivelse, som Ken Wilber (der langt fra er en hærdet materialist) påpegede, fra vores synspunkt med al grund, som f.eks. Holografisk galskab og pop-mystik.

Uanset den alvorlige risiko for denne illusoriske naivitet, desværre med mange tilhængere (der hverken fornemme videnskab eller mystik), overvejer vi, at søgningen efter analogier og korrespondenter mellem forskellige eksistensniveauer kan skabe nye veje til undersøgelse. Og føre til en dybere, bredere og mere nyttig forståelse af virkeligheden

Liliana Ferreira

Bachelor i fysik; Læge i strålingsfysik; Professor og forsker på Institut for Fysik ved University of Coimbra.

bibliografi

Optikere af Hecht og Zajac.

Fysik Tipler

Praktisk holografi hvordan man laver dine egne hologrammer? Christopher Outwater og Van Hemersveld (internetadresse): (http://hmt.com/holography/hdi/nolobook.hmt).

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


[1] Holografi-fans bruger hovedsageligt AGFA 8E75-filmen, og for nylig PFG-01- og PFG-01M-film fra Slevich-selskabet. I mellemtiden er det allerede muligt at optage hologrammer i andre materialer end dem, der bruges til fotografiske film.

[2] Et virtuelt billede er et billede af den type, vi får, når vi ser i spejlet: det ser ud til, at vores billede dannes bag spejlet, skønt det som vi ved, kun er en optisk illusion. Et rigtigt billede svarer faktisk til en konvergens af lysenergi på disse punkter og kan opnås på en skærm, på en væg osv.

[3] Det holografiske paradigme - Ed. Cultrix-Ken Wilder, Sao Paolo 1994.

Næste Artikel